Zersetzungsmechanismus von Mg(OH)2 und Mg(OD)2

Zusammenfassung Man untersucht, unter welchen Bedingungen das Proton einer ionischen OH^–-Gruppe die Elektronenwolke des O^2–Ions verlassen kann, um mit einer benachbarten OH^–-Gruppe ein H₂O-Molekül zu bilden. Voraussetzung zum Tunneln ist in der benachbarten OH^–-Gruppe ein freies Akzeptorniveau auf gleicher Höhe. Wenn die beiden betrachteten OH^–-Gruppen kristallographisch äquivalent sind, ist die letztgenannte Bedingung nicht erfüllt, da das Akzeptorniveau höher liegt als das Donatorniveau. Durch Koplung mit den gegenphasigen OH-Knickschwingungen wird eine Verbreiterung der Niveaus und schließlich — ab einer kritischen Amplitude — eine Überlappung herbeigeführt, die das Tunneln ermöglicht. Die Protonenumlagerung beginnt an der Oberfläche, weil an einer freien Oberfläche die Amplituden der wirksamen OH-Knickschwingungen bei gleicher Temperatur größer sind als im Innern des Kristalls.

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The conditions have been studied under which the proton of an ionic OH^– group can leave the electron cloud of the O^2– ion to form a H₂O molecule with a neighbouring OH^– group. The condition of tunnelling is the presence of a free acceptor level of similar height in the neighbouring OH^– group. If the two OH^– groups are equivalent crystallographically, this condition is not fulfilled since the acceptor level lies higher than the donor level. Coupling with the opposite-phase OH bending vibrations leads to a broadening of the levels and finally to an overlap, which renders the tunnelling possible. The proton transfer starts at the surface as at any given temperature the amplitude of the effective OH bending vibrations is larger at the surface than inside the crystal.

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Résumé On recherche les conditions dans lesquelles le proton d'un groupe ionique OH^–peut quitter le nuage électronique de l'ion O^2– pour former une molécule d'eau avec un groupe OH^– voisin. La condition de l'effet tunnel est que le groupe OH^– voisin possède un même niveau libre accepteur. Cette condition n'est pas réalisée dans le cas de deux groupes OH^–voisins cristallographiquement équivalents puisque le niveau accepteur est plus haut que le niveau donneur. Le couplage des vibrations de déformation en opposition de phase des OH provoque un élargissement des niveaux et finalement — à partir d'une amplitude critique — un recouvrement qui permet l'effet tunnel. La transposition protonique commence en surface puisque pour une surface libre les amplitudes des vibrations de déformation actives des OH sont plus grandes qu'à l'intérieur du cristal.

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