In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications heeft een team van onderzoekers van de Universiteit van Cambridge een al lang bestaande vraag over het gedrag van covalente vloeistoffen beantwoord.

Covalente vloeistoffen zijn vloeistoffen die bestaan ​​uit moleculen die bij elkaar worden gehouden door covalente bindingen. Deze bindingen zijn sterker dan de van der Waals-krachten die moleculaire vloeistoffen bij elkaar houden, en als gevolg daarvan hebben covalente vloeistoffen de neiging stroperiger te zijn en hogere kookpunten te hebben.

Een van de meest ongebruikelijke eigenschappen van covalente vloeistoffen is dat ze een piek in hun specifieke warmtecapaciteit vertonen bij een temperatuur die doorgaans ongeveer tweederde van hun kookpunt bedraagt. Deze piek is al meer dan een eeuw bekend, maar de oorsprong ervan is een mysterie gebleven.

De Cambridge-onderzoekers lieten met een combinatie van experimentele metingen en computersimulaties zien dat de piek in de soortelijke warmtecapaciteit wordt veroorzaakt door het verbreken en hervormen van covalente bindingen.

Bij lage temperaturen zijn de covalente bindingen in een vloeistof relatief sterk en breken ze niet gemakkelijk. Naarmate de temperatuur stijgt, worden de bindingen zwakker en beginnen ze vaker te breken. Dit proces bereikt een maximum op de piek van de soortelijke warmtecapaciteit. Bij hogere temperaturen worden de bindingen zo vaak verbroken dat de vloeistof zich meer als een gas gaat gedragen.

De bevindingen van de onderzoekers bieden een nieuw inzicht in het gedrag van covalente vloeistoffen en kunnen implicaties hebben voor de ontwikkeling van nieuwe materialen en technologieën.

Achtergrond

Covalente vloeistoffen zijn een soort vloeistof die bestaat uit moleculen die bij elkaar worden gehouden door covalente bindingen. Covalente bindingen worden gevormd wanneer twee atomen een of meer elektronenparen delen. Deze bindingen zijn sterker dan de van der Waals-krachten die moleculaire vloeistoffen bij elkaar houden, en als gevolg daarvan hebben covalente vloeistoffen de neiging stroperiger te zijn en hogere kookpunten te hebben.

Een van de meest ongebruikelijke eigenschappen van covalente vloeistoffen is dat ze een piek in hun specifieke warmtecapaciteit vertonen bij een temperatuur die doorgaans ongeveer tweederde van hun kookpunt bedraagt. Deze piek is al meer dan een eeuw bekend, maar de oorsprong ervan is een mysterie gebleven.

Het Cambridge-onderzoek

In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications heeft een team van onderzoekers van de Universiteit van Cambridge de al lang bestaande vraag beantwoord over de oorsprong van de piek in de soortelijke warmtecapaciteit van covalente vloeistoffen.

De onderzoekers gebruikten een combinatie van experimentele metingen en computersimulaties om aan te tonen dat de piek in de soortelijke warmtecapaciteit wordt veroorzaakt door het verbreken en hervormen van covalente bindingen.

Bij lage temperaturen zijn de covalente bindingen in een vloeistof relatief sterk en breken ze niet gemakkelijk. Naarmate de temperatuur stijgt, worden de bindingen zwakker en beginnen ze vaker te breken. Dit proces bereikt een maximum op de piek van de soortelijke warmtecapaciteit. Bij hogere temperaturen worden de bindingen zo vaak verbroken dat de vloeistof zich meer als een gas gaat gedragen.

Implicaties

De bevindingen van de onderzoekers bieden een nieuw inzicht in het gedrag van covalente vloeistoffen en kunnen implicaties hebben voor de ontwikkeling van nieuwe materialen en technologieën.

Het vermogen om het verbreken en hervormen van covalente bindingen te beheersen zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om nieuwe materialen met specifieke eigenschappen te ontwerpen. Dit zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen, kunststoffen en andere materialen met verbeterde prestaties.

Conclusie

Het Cambridge-onderzoek heeft een al lang bestaande vraag over het gedrag van covalente vloeistoffen beantwoord. Dit nieuwe inzicht zou gevolgen kunnen hebben voor de ontwikkeling van nieuwe materialen en technologieën.