Structural study of hydroxy-containing compounds in aqueous solutions  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
128656
Type FK
Principal investigator Pothoczki, Szilvia
Title in Hungarian Hidroxilcsoportot tartalmazó vegyületek vizes oldatainak szerkezete
Title in English Structural study of hydroxy-containing compounds in aqueous solutions
Keywords in Hungarian szerkezet, alkoholok, szacharidok, diffrakció, számítógépes szimulációk, hidrogénkötés
Keywords in English structure, alcohols, saccharides, diffraction, computer simulations, hydrogen bond
Discipline
Physics (Council of Physical Sciences)70 %
Ortelius classification: Chemical physics
Structural Determination Methods (Council of Physical Sciences)20 %
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)10 %
Ortelius classification: Physical chemistry
Panel Physics 1
Department or equivalent Complex Fluids Department (Wigner Research Centre for Physics)
Starting date 2018-09-01
Closing date 2024-03-31
Funding (in million HUF) 13.686
FTE (full time equivalent) 3.35
state running project





 

Final report

  
Results in Hungarian
A projekt keretében elsősorban etanol és izopropanol vizes oldataiban létrejövő hidrogénkötések által alkotott hálózatok tulajdonságait vizsgáltam, illetve e tulajdonságok változásait a hőmérséklet függvényében (szobahőmérséklettől fagypontig) a teljes alkohol koncentráció tartományon. Olyan modelleket állítottam elő molekuladinamikai szimulációk, ezen belül is különböző kölcsönhatási potenciálok és vízmodellek kombinációjának alkalmazásával, amelyek a lehető legjobb egyezést nyújtották a diffrakciós mérésekkel. A hidrogénkötés hálózatok leírására meghatároztam az átlagos hidrogénkötés számot, valamint a hidrogénkötéseket további csoportokba soroltam aszerint, hogy egy adott molekula egy kötésben donorként vagy akceptorként viselkedik. Megmutattam, hogy a hőmérséklet csökkentésével a molekulák a lehetséges donor és akceptor helyeik teljes betöltésével maximalizálják a hidrogénkötéseik számát. Meghatároztam a gyűrűszám eloszlást, vagyis a legrövidebb utat ahhoz, hogy hidrogénkötéseken keresztül visszajussunk ugyanahhoz a molekulákhoz. Az eredmények ismeretében minden vizsgált hőmérsékleten megállapítottam azt az alkoholkoncentráció határt, ahol a rendszer már nem volt összefüggő hálózatnak tekinthető.
Results in English
The main focus of the project was to study the characteristics of networks created by hydrogen bonds in aqueous solutions of ethanol and isopropanol. Additionally, the study looked into how these properties changed with temperature, ranging from room temperature to freezing, over the entire range of alcohol concentrations. I performed molecular dynamics simulations, applying various interaction potentials and water models, to obtain the most accurate agreement with diffraction measurements. To describe hydrogen bond networks, I determined the average hydrogen bond number. I classified the hydrogen bonds based on whether the molecule acted as a donor or acceptor in the bond. I have shown that by lowering the temperature, molecules maximise the number of their hydrogen bonds by occupying their potential donor and acceptor sites. I determined the ring number distribution, finding the shortest path back to the same molecules via hydrogen-bonds. At each studied temperature, I established a limit of alcohol concentration where the system can no longer be considered a coherent network.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=128656
Decision
Yes





 

List of publications

  
I. Bakó, L. Pusztai, Sz. Pothoczki: Outstanding Properties of the Hydration Shell Around β-D-Glucose: A Computational Study, ACS Omega, közlésre elfogadva, 2024
I. Bakó, L. Pusztai, Sz. Pothoczki: Topological descriptors and Laplace spectra in simple hydrogen bonded systems, J. Mol. Liq. 363, 119860, 2022
Imre Bakó, László Pusztai, Szilvia Pothoczki: Connecting Diffraction Experiments and Network Analysis Tools for the Study of Hydrogen-Bonded Networks, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B, 127 : 14 pp. 3109-3118., 10 p. (2023), 2023
Bakó I., Pothoczki S., Pusztai L.: Connecting Diffraction Experiments and Network Analysis Tools for the Study of Hydrogen-Bonded Networks, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B 127: (14) pp. 3109-3118., 2023
I. Bakó, L. Pusztai, Sz. Pothoczki: Connecting Diffraction Experiments and Network Analysis Tools for the Study of Hydrogen-Bonded Networks, JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY B, 127 : 14 pp. 3109-3118., 10 p. (2023), 2023
I. Bakó, L. Pusztai, Sz. Pothoczki: Topological descriptors and Laplace spectra in simple hydrogen bonded systems, J. Mol. Liq. 363, 119860, 2022
Sz. Pothoczki, I. Pethes, L. Pusztai, L. Temleitner, D. Csókás, S. Kohara, K. Ohara, I. Bakó: Hydrogen bonding and percolation in propan-2-ol -- water liquid mixtures: X-ray diffraction experiments and computer simulations, J. Mol. Liq. 329, 115592, 2021
Sz. Pothoczki, I. Pethes, L. Pusztai, L. Temleitner, K. Ohara, I. Bakó: Properties of hydrogen bonded network in ethanol-water liquid mixtures as a function of temperature: diffraction experiments and computer simulations, J. Phys. Chem. B 125, 23, 6272–6279, 2021
I. Bakó, D. Csókás, Sz. Pothoczki: Molecular aggregation in liquid water: Laplace spectra and spectral clustering of H-bonded network, J. Mol. Liq. 327, 114802, 2021
I. Bakó, I. Pethes, Sz. Pothoczki, L. Pusztai: Temperature dependent network stability in simple alcohols and pure water: The evolution of Laplace spectra, J. Mol. Liq. 273, 670-675, 2019
I. Bakó, J. Daru, Sz. Pothoczki, L. Pusztai, K. Hermansson: Effects of H-bond asymmetry on the electronic properties of liquid water – An AIMD analysis, J. Mol. Liq. 293, 111579, 2019
Sz. Pothoczki, L. Pusztai, I. Bakó: Molecular Dynamics Simulation Studies of the Temperature-Dependent Structure and Dynamics of Isopropanol–Water Liquid Mixtures at Low Alcohol Content, J. Phys. Chem B. 123, 7599-7610, 2019
I. Bakó, D. Csókás, Sz. Pothoczki: Molecular aggregation in liquid water: Laplace spectra and spectral clustering of H-bonded network, J. Mol. Liq. 327, 114802, 2021
Sz. Pothoczki, I. Pethes, L. Pusztai, L. Temleitner, D. Csókás, S. Kohara, K. Ohara, I. Bakó: Hydrogen bonding and percolation in propan-2-ol -- water liquid mixtures: X-ray diffraction experiments and computer simulations, J. Mol. Liq. 329, 115592, 2021
Sz. Pothoczki, I. Pethes, L. Pusztai, L. Temleitner, K. Ohara, I. Bakó: Properties of hydrogen bonded network in ethanol-water liquid mixtures as a function of temperature: diffraction experiments and computer simulations, J. Phys. Chem. B 125, 23, 6272–6279, 2021
I. Bakó, I. Pethes, Sz. Pothoczki, L. Pusztai: Temperature dependent network stability in simple alcohols and pure water: The evolution of Laplace spectra, J. Mol. Liq. 273, 670-675 (2019), 2019
I. Bakó, J. Daru, Sz. Pothoczki, L. Pusztai, K. Hermansson: Effects of H-bond asymmetry on the electronic properties of liquid water – An AIMD analysis, J. Mol. Liq. 293, 111579 (2019), 2019
Sz. Pothoczki, L. Pusztai, I. Bakó: Molecular Dynamics Simulation Studies of the Temperature-Dependent Structure and Dynamics of Isopropanol–Water Liquid Mixtures at Low Alcohol Content, J. Phys. Chem B. 123, 7599-7610 (2019), 2019
I. Bakó, I. Pethes, Sz. Pothoczki, L. Pusztai: Temperature dependent network stability in simple alcohols and pure water: The evolution of Laplace spectra, J. Mol. Liq. 273, 670-675, 2019
I. Bakó, J. Daru, Sz. Pothoczki, L. Pusztai, K. Hermansson: Effects of H-bond asymmetry on the electronic properties of liquid water – An AIMD analysis, J. Mol. Liq. 293, 111579, 2019
Sz. Pothoczki, L. Pusztai, I. Bakó: Molecular Dynamics Simulation Studies of the Temperature-Dependent Structure and Dynamics of Isopropanol–Water Liquid Mixtures at Low Alcohol Content, J. Phys. Chem B. 123, 7599-7610, 2019
Sz. Pothoczki, I. Pethes, L. Pusztai, L. Temleitner, D. Csókás, S. Kohara, K. Ohara, I. Bakó: Hydrogen bonding and percolation in propan-2-ol -- water liquid mixtures: X-ray diffraction experiments and computer simulations, J. Mol. Liq. 329, 115592, 2021
I. Bakó, D. Csókás, Sz. Pothoczki: Molecular aggregation in liquid water: Laplace spectra and spectral clustering of H-bonded network, J. Mol. Liq. 327, 114802, 2021
I. Bakó, J. Daru, Sz. Pothoczki, L. Pusztai, K. Hermansson: Effects of H-bond asymmetry on the electronic properties of liquid water – An AIMD analysis, J. Mol. Liq. 293, 111579 (2019), 2019



Back »