Salzcluster mit Oberflächen‐Defekt zeigt ungewöhnliche Säure‐Base‐Chemie

Kurzzusammenfassung Die Austauschreaktion von Ameisensäure an Meersalzaerosolen bei der Chlorwasserstoff freigesetzt wird, ist ein Rätsel der Atmosphärenchemie: Eine schwache Säure überträgt ein Proton auf die konjugierte Base einer starken Säure und kehrt damit die wässrige Säure‐Base‐Chemie um. Um diese Frage zu beantworten, wurde die Reaktivität von Ameisensäure mit Na 13 Cl 12 + und Na 14 Cl 13 + unter Ultrahochvakuumbedingungen in einem Massenspektrometer verglichen. Mit dem besonders stabilen Cluster Na 14 Cl 13 + , der einem gleichmäßigem Ausschnitt aus dem kubischen Kristallgitter entspricht, wurde keine Reaktion beobachtet. Na 13 Cl 12 + hingegen, welches dem selben Ausschnitt mit einem Oberflächendefekt entspricht, reagiert bereitwillig unter Freisetzung von Chlorwasserstoff und Einlagerung des Formiats in die Salzstruktur. Quantenchemische Rechnungen zeigen, dass die Reaktion für den magischen Cluster stark endotherm ist. Durch den Oberflächendefekt wird sie jedoch exotherm. Der Grund hierfür liegt in der induzierten Passform des Formiat‐Ions im Na 13 Cl 11 (HCOO) + Cluster, die es der Carboxylgruppe ermöglicht, mit fünf Natriumionen im Salzcluster zu wechselwirken. Diese elektrostatischen Wechselwirkungen überkompensieren den Unterschied in der Gasphasen‐Acidität von 49 ± 13 kJ mol −1 zwischen Chlorwasserstoff und Ameisensäure und ermöglichen so die Reaktion.

Authors

Institutions

Publication Details

Journal
Angewandte Chemie
Published
2026-01-07
DOI
https://doi.org/10.1002/ange.202520403
Primary Topic
Spectroscopy and Quantum Chemical Studies
Type
article
Field-Weighted Citation Impact
0.00
Controls
|||
ALL TIME
JAN
FEB
MAR
APR
MAY
JUN
JUL
AUG
SEP
OCT
article

Salzcluster mit Oberflächen‐Defekt zeigt ungewöhnliche Säure‐Base‐Chemie

Sarah J. Madlener, Christian van der Linde, Jessica C. Hartmann, Martin K. Beyer et al.
Angewandte Chemie
Spectroscopy and Quantum Chemical Studies
article

Salzcluster mit Oberflächen‐Defekt zeigt ungewöhnliche Säure‐Base‐Chemie

Sarah J. Madlener, Christian van der Linde, Jessica C. Hartmann, Martin K. Beyer, Marc Reimann, Jia Yang Lim, Yiqi Sheng, Chi‐Kit Siu
article en

Abstract

Kurzzusammenfassung Die Austauschreaktion von Ameisensäure an Meersalzaerosolen bei der Chlorwasserstoff freigesetzt wird, ist ein Rätsel der Atmosphärenchemie: Eine schwache Säure überträgt ein Proton auf die konjugierte Base einer starken Säure und kehrt damit die wässrige Säure‐Base‐Chemie um. Um diese Frage zu beantworten, wurde die Reaktivität von Ameisensäure mit Na 13 Cl 12 + und Na 14 Cl 13 + unter Ultrahochvakuumbedingungen in einem Massenspektrometer verglichen. Mit dem besonders stabilen Cluster Na 14 Cl 13 + , der einem gleichmäßigem Ausschnitt aus dem kubischen Kristallgitter entspricht, wurde keine Reaktion beobachtet. Na 13 Cl 12 + hingegen, welches dem selben Ausschnitt mit einem Oberflächendefekt entspricht, reagiert bereitwillig unter Freisetzung von Chlorwasserstoff und Einlagerung des Formiats in die Salzstruktur. Quantenchemische Rechnungen zeigen, dass die Reaktion für den magischen Cluster stark endotherm ist. Durch den Oberflächendefekt wird sie jedoch exotherm. Der Grund hierfür liegt in der induzierten Passform des Formiat‐Ions im Na 13 Cl 11 (HCOO) + Cluster, die es der Carboxylgruppe ermöglicht, mit fünf Natriumionen im Salzcluster zu wechselwirken. Diese elektrostatischen Wechselwirkungen überkompensieren den Unterschied in der Gasphasen‐Acidität von 49 ± 13 kJ mol −1 zwischen Chlorwasserstoff und Ameisensäure und ermöglichen so die Reaktion.

Angewandte ChemieVol. 138(7)
City University of Hong Kong (HK), Universität Innsbruck (AT)
Openalex Percentile: Top 93%
Spectroscopy and Quantum Chemical Studies
AI Navigator

Ask Laika to Summarize, Analyze, and Connect papers live on the map.

Summarize Papers & Methodologies

Extract key findings, datasets, and comparative methods across publications.

Benchmark Rankings & Visual Analytics

Rank top research institutions, authors, funders, topics, and journals by Field-Weighted Citation Impact (FWCI) and paper volume with instant charts.

Connect Distant Disciplines

Bridge topological clusters on the map to find hidden collaborative intersections.

Salzcluster mit Oberflächen‐Defekt zeigt ungewöhnliche Säure‐Base‐Chemie — Sarah J. Madlener, Christian van der Linde, et al. · Angewandte Chemie (2026) | TGRS Research Map | TGRS