Summary
The behaviour of electric dipoles (water molecules) under the action of a high and nonuniform electric field is investigated. The model incorporates all the features of Clausius-Mossotti’s Debye’s, Onsager’s and Kirkwood’s approaches, and assumes, as a novel feature, that the dielectrophoretic drift of dipoles is balanced by dipole diffusion. A new relationship among local permittivity, electric field and water density is found that could explain why water molecules are rejected by charged molecular crevices which can engineer the binding of ionized ligands at very high rates as compared to bulk water.
Riassunto
Si studia il comportamento di dipoli elettrici (molecole dell’acqua) soggetti all’azione di un campo elettrico elevato e non uniforme. Il modello tiene conto delle teorie di Clausius-Mossotti, Debye, Onsager e Kirkwood, ma introduce come ipotesi quella di equilibrio fra le forze dielettriche e di diffusione per i dipoli. Si ottiene cosí una nuova relazione fra la permittività dielettrica, il campo elettrico e la densità di molecole che prevede la repulsione dei dipoli d’acqua da siti molecolari carichi. Tale fenomeno spiegherebbe perché i siti, come osservato sperimentalmente, possono legare molecole ionizzate con costanti di associazione molto piú grandi di quelle tipiche in una normale soluzione acquosa.
Резюме
Исследуется поведение электригеских диполей (молекул воды) под действием сильных и неоднородных электрических полей. Предложенная модель использует все свойства приближений Клаузиуса-Моссоти, Дебая, Онзагера и Кирквуда, а также предполагыет, что дрейф диполей компенсируется за счет диффузии диполей. Получается новое соотношение между локальной проницаемостью, электрическим полем и плотностью воды, которое может обьяснитя, почему молекулы воды отклоняются заряженными молекулярными трещинами, которые могут образовать связь ионизованных лигандов при очень высоких интенсивностях по сравнению с водой в обБеме.
Article PDF
Similar content being viewed by others
References
L. Strey:Biochemistry (S. Francisco, Cal., 1981).
R. T. McIver jr:Sci. Am.,243, 148 (1980).
A. Chiabrera, A. Morro andM. Parodi:Ferroelectrics,76 (1987).
J. Frenkel:Kinetic Theory of Liquids (New York, N.Y., 1955).
A. Morro andM. Parodi:J. Electrostatics,20, 219 (1987).
H. Block andS. M. Walker:Chem. Phys. Lett.,19, 363 (1973).
E. Clementi, G. C. Lie, L. Hannon, D. C. Rapaprot andM. Wojcik: inStructure and Dynamics of Nucleic Acids, Proteins and Membranes (New York, N.Y., 1986).
D. Chandler, J. D. Weeks andH. C. Andersen:Science,20, 787 (1983).
G. A. Maugin andA. C. Eringen:J. Méc.,16, 101 (1977).
I. Muller:Thermodynamics (Boston, Mass., 1985).
J. O’M. Bokris andA. K. Reddy:Modern electrochemistry (London, 1977).
Y. Marcus:Ion Solvation (Chichester, 1985).
J. O’M. Bokris andU. M. S. Khan:Quantum Electrochemistry (New York, N.Y., 1979).
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
To speed up publication, the authors of this paper have agreed to not receive the proofs for correction.
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Chiabrera, A., Morro, A. & Parodi, M. Water concentration and dielectric permittivity in molecular crevices. Il Nuovo Cimento D 11, 981–992 (1989). https://doi.org/10.1007/BF02455352
Received:
Revised:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF02455352