Back to Search Start Over

Bimodal Acidity at the Amorphous Silica/Water Interface

Authors :
Marialore Sulpizi
Frederik Tielens
Dominique Costa
Morgane Pfeiffer-Laplaud
Marie-Pierre Gaigeot
Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et l'Environnement (LAMBE)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Cergy Pontoise (UCP)
Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Recherche de Chimie Paris (IRCP)
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ministère de la Culture (MC)
Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris (LCMCP)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Universitaire de France (IUF)
Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.)
Johannes Gutenberg - Universität Mainz = Johannes Gutenberg University (JGU)
HRLS (Hermit) [2DSFG]
Laboratoire Analyse et Modélisation pour la Biologie et l'Environnement (LAMBE - UMR 8587)
Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris- Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ministère de la Culture (MC)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Johannes Gutenberg - Universität Mainz (JGU)
Chemistry
Université Paris-Seine-Université Paris-Seine-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Source :
Journal of Physical Chemistry C, Journal of Physical Chemistry C, 2015, 119 (49), pp.27354-27362. ⟨10.1021/acs.jpcc.5b02854⟩, Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2015, 119 (49), pp.27354-27362. ⟨10.1021/acs.jpcc.5b02854⟩
Publication Year :
2015
Publisher :
HAL CCSD, 2015.

Abstract

International audience; Understanding the microscopic origin of the acid base behavior of mineral surfaces in contact with water is still a challenging task, for both the experimental and the theoretical communities. Even for a relatively simple material, such as silica, the origin of the bimodal acidity behavior is still a debated topic. In this contribution we calculate the acidity of single sites on the humid silica surface represented by a model for the hydroxylated amorphous surface. Using a thermodynamic integration approach based on ab initio molecular dynamics, we identify two different acidity values. In particular, some convex geminals and some type of vicinals are very acidic (pKa = 2.9 and 2.1, respectively) thanks to a special stabilization of their deprotonated forms. This recalls the behavior of the out-of-plane silanols on the crystalline (0001) alpha-quartz surface, although the acidity here is even stronger. On the contrary, the concave geminals and the isolated groups present a quite high pKa (8.9 and 10.3, respectively), similar to the one of silicic acid in liquid water.

Details

Language :
English
ISSN :
19327447 and 19327455
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Physical Chemistry C, Journal of Physical Chemistry C, 2015, 119 (49), pp.27354-27362. ⟨10.1021/acs.jpcc.5b02854⟩, Journal of Physical Chemistry C, American Chemical Society, 2015, 119 (49), pp.27354-27362. ⟨10.1021/acs.jpcc.5b02854⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....a8422b929d1a3d601020f214c7d94f21