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약속 장치의 예시는 풍부하다. 더브너와 레빗은 고대 중국의 장군 한신의 예시를 제시한다. 그는 자신의 병사들을 등 뒤에 강이 있는 곳에 배치하여 그들이 도망칠 수 없게 만들었고, 이로써 그들에게 적을 정면으로 공격할 수밖에 없는 선택을 남겼다. 그들은 또한 체중 감량과 관련된 다양한 약속 장치를 제시한다. 또한, 일부 게임 이론가들은 인간의 감정과 명예감이 약속 장치의 형태라고 주장했다. 다른 예시로는 약속을 공개적으로 발표하는 것과 상호확증파괴, 그리고 미리 정해진 기간 동안 인터넷 접속을 차단하는 소프트웨어 프로그램이 있다.
영화감독 앨리스 우는 《반쪽의 이야기》의 각본을 완성하기 위해 약속 장치를 성공적으로 사용했다. 우는 자신이 지지하지 않는 단체인 전미 총기 협회에 1000달러 수표를 작성하고 친구에게 만약 우가 5주 안에 각본을 완성하지 못하면 이를 우송하도록 요청했다.
雨良 Amala(1998년 ~)는 일본의 보컬로이드 프로듀서(보카로P)이다. 일본 후쿠오카현에 거주 중이며, 니코니코 동화와 유튜브에서 보컬로이드 곡을 투고하고 있다.
KNW는 다음을 가리킨다.
봉헤치루 또는 봉헤찌루()는 브라질 상파울루 시의 중심부 지구이다. 주로 상업 지구이지만, 공업 및 주거 지역도 있다.
이 지구는 상파울루 지하철의 1호선 (파란색)과 CPTM의 7호선 (루비색), 10호선 (터쿼이즈색), 11호선 (코랄색)으로 연결된다. 4호선 (노란색)의 역도 건설될 예정이다.
19세기 후반과 20세기 초반, 봉헤치루는 현대적인 지역으로 여겨졌다. 루스 역과 줄리우 프레스치스 역 철도역은 당시 상파울루 유일의 공공 공원인 자르징 다 루스와 함께 유럽의 영향을 받은 루스 역의 우아한 예시였는데, 루스 역은 실제로는 영국에서 지어졌고 건축과 조경은 브라질에서 완성되었다.
원래는 공업 지역이었다. 1960년대에는 공장이 활발한 의류 및 패션 소매점과 섬유 및 직조 소기업으로 대체되기 시작했다. 이 지역에는 이탈리아인, 그리스인, 유럽계 유대인, 현재 레바논과 시리아 출신의 레반트 아랍인과 같은 지중해 이민자들이 유입되었다. 더 많은 수의 이탈리아인들은 벨라 비스타, 브라스, 이피랑가, 바하 푼다 및 주의 다른 지역에 정착했다. 유대인들의 존재는 Rua Prates 지역에서 특히 강하게 느껴졌는데, 르네상스 학교와 대학, 회당, 코셔 상점과 식당이 있었고, 그중 일부는 아직도 운영 중이다. 소매업으로 번영을 이룬 후, 많은 유대인들은 히지에노폴리스, 세르케이라 세자르, 자르징의 새롭고 부유한 지역으로 이주했다. 시리아-레바논 사람들은 Rua José Paulino 쇼핑센터와 아베니다 파울리스타의 새로운 금융 중심지 시작 지점 근처의 더 부유한 파라이소 및 빌라 마리아나 지역을 장악했다.
봉헤치루는 산투스 항구에서 기차를 통해 루스 역으로 도착하거나 산투스-준지아이 노선을 통해 주 내부의 커피 농장으로 여정을 계속하거나 상파울루 철도 노선(나중에 줄리우 프레스치스 역에서 상파울루 주 남서부, 북서부 및 파라나 주로 향하는 E.F. 소로카바나로 변경)으로 전환하여 상파울루에 도착한 이민자들의 관문이었다. 줄리우 프레스치스 역은 현재 상파울루 광역권의 지역 열차만 운행하며, 일부 홀은 상파울루 심포니 오케스트라의 본거지인 최첨단 살라 시다지 지 상파울루 콘서트홀로 개조되었다. 루스 역은 산투 안드레, 모지 다스 크루제스, 수자누, 포아와 같은 상파울루 광역권의 동부 교외 도시로 가는 열차가 있다. 또한, 준지아이 노선은 여전히 그 도시와 바하 푼다, 라파, 피케리, 피리투바, 카이에이라스, 프랑쿠 다 호샤, 프란시스쿠 모라투와 같은 상파울루 서쪽 교외 지역을 운행한다. 루스 역의 한 부분은 2000년대 중반 포르투갈, 브라질, 아프리카 및 아시아 국가 당국의 참여로 세계 유일의 포르투갈어 관련 박물관인 인터랙티브 포르투갈어 박물관으로 변모했다. 이곳은 언어 및 언어학 분야, 인류학, 언어 사용, 민속, 언어 발달 및 외국 영향, 방언, 시, 음악, 음식 및 도구 이름의 기원 및 기타 호기심을 연구하는 사람들에게 중요한 정거장이다. 상파울루 주립 피나코테카, 상파울루 성 미술관(인상적인 브라질 바로크 미술 컬렉션과 나폴리에서 온 거대한 탄생 장면이 있는 곳), 피나코테카 스테이션 미술 연구소, 톰 조빔 음악 연구 센터도 이 지역에 있다. 상파울루 대학교 폴리테크닉 학교의 옛 건물은 현재 상파울루 주립 기술 대학과 상파울루 연방 기술 학교를 수용하고 있다.
자르징 다 루스는 도시에서 가장 오래된 공원이자 상파울루 중심 지역에 있는 몇 안 되는 녹지 공간 중 하나로, 피나코테카 박물관이 바로 옆에 위치해 있으며 많은 조각품과 다른 형태의 예술 작품이 전시되고 보관되어 있다. 주변에서 마약 활동이 드물지 않아 이 지역은 "크라콜란디아" 또는 "크랙헤드랜드"라는 나쁜 평판을 얻었다. 시는 건물을 개조하고 대기업이 이 지역에 정착하도록 인센티브를 제공하여 이 지역을 개조하려 시도했지만, 구조와 안전 면에서 완전히 개선되지는 않았다. 상파울루 옛 도심 재건 노력과 함께 대부분의 노숙자와 마약 중독자 인구는 레푸블리카와 세 광장 지역으로 더 이동하여 도시 주변의 작은 그룹으로 나뉘었다. 루스 지하철 및 기차역, 파울리스타 대로의 MASP 상파울루 미술관은 방문객과 이 기관에 보관된 귀중한 예술품의 안전을 보장하기 위해 높은 감시를 유지하려는 노력을 기울였다.
José Paulino Street의 의류 소매점과 작업장, Rua 25 de Março의 저가 의류 매장은 종종 한국인과 중국인 이민자들이 소유해 왔다. 봉헤치루는 일본 외 가장 큰 일본인 공동체의 본거지인 리베르다지에 이어 도시에서 두 번째로 큰 아시아인 공동체로 알려져 있다. 한국인들은 현재 의류 소매 사업의 3분의 2를 통제하고 있으며 그들의 제품는 브라질 전역으로 유통된다.
2010년 1월 6일, 상파울루 시의회는 봉헤치루를 한국 문화 지역으로 공식 인정했다. 2017년 4월 13일, 상파울루 시장 주앙 도리아는 한국 방문 중 이 지역의 이름인 봉헤치루를 봉헤치루 리틀 서울로 변경할 수 있다고 보고했지만, 여론의 부정적인 반응으로 마음을 바꿨다.
개선된 위생 시설(Improved sanitation)은 모니터링 목적으로 위생 시설의 유형을 분류하는 데 사용되는 용어이다. 이는 가정 수준에서 인분 관리를 의미한다. 이 용어는 유니세프와 세계보건기구의 식수 및 위생 합동 모니터링 프로그램 (JMP)이 2002년에 밀레니엄 개발 목표 (MDG)의 목표 7에 대한 진행 상황을 모니터링하는 데 도움을 주기 위해 만들어졌다. "개선된 위생 시설"의 반대는 JMP 정의에서 "개선되지 않은 위생 시설"로 불려왔다. 동일한 용어가 2015년부터 지속 가능한 개발 목표 6 (목표 6.2, 지표 6.2.1)에 대한 진행 상황을 모니터링하는 데 사용된다. 여기서 이들은 "안전하게 관리되는 위생 서비스" 정의의 구성 요소이다.
식수 및 위생 합동 모니터링 프로그램(JMP)은 전 세계 위생 상황에 대한 업데이트를 매년 발표해왔다. 예를 들어, 2015년에는 전 세계 인구의 68%가 개선된 위생 시설을 이용할 수 있었다고 보고되었다.
2015년에 이 목표는 지속 가능한 개발 목표 6으로 대체되었으며, 목표 6.2는 다음과 같이 명시한다: "2030년까지 모든 사람을 위한 적절하고 공평한 위생 및 위생 시설에 대한 접근성을 달성하고 노상 배변을 종식시키며, 여성과 소녀, 취약 계층의 필요에 특별한 주의를 기울인다." 지표 6.2.1은 "(a) 안전하게 관리되는 위생 서비스 및 (b) 비누와 물을 이용한 손 씻기 시설을 사용하는 인구의 비율"이다.
2022년 개선된 위생 시설을 갖춘 농촌 인구의 비율
SDG 기간 (2015-2030) 동안.
2017년 JMP는 "기본 위생 서비스"라는 새로운 용어를 정의했다. 이는 다른 가구와 공유하지 않는 개선된 위생 시설의 사용으로 정의된다. 더 낮은 수준의 서비스는 이제 "제한된 위생 서비스"라고 불리며, 이는 두 가구 이상이 공유하는 개선된 위생 시설의 사용을 의미한다. 더 높은 수준의 서비스는 "안전하게 관리되는 위생"이라고 불린다. 이는 배설물이 현장에서 안전하게 처리되거나 외부로 운반 및 처리되는 기본 위생 서비스이다.
개선된 위생 시설의 정의는 다음과 같다: 배설물을 인간 접촉으로부터 위생적으로 분리하도록 설계된 시설.
위생 서비스의 단계는 (낮은 수준부터 높은 수준까지): 노상 배변, 개선되지 않음, 제한됨, 기본, 안전하게 관리됨.
MDG 기간 (2000-2015) 동안.
개선된 위생 시설은 인간 배설물을 인간 접촉으로부터 위생적으로 분리하는 것으로 정의된다. 이는 반드시 지속 가능한 위생과 동일하지는 않다. "개선된 위생 시설"의 반대는 JMP 정의에서 "개선되지 않은 위생 시설"로 불려왔다.
밀레니엄 개발 목표(MDG) 모니터링을 위한 추정치의 국제적 비교 가능성을 허용하기 위해 식수 및 위생 합동 모니터링 프로그램 (JMP)은 "개선된" 위생 시설을 다음과 같은 종류의 화장실로 정의한다:
"개선된" 것으로 간주되지 않는 (또는 "개선되지 않은"이라고도 불리는) 위생 시설은 다음과 같다:
"공유" 화장실은 개선된 위생 시설로 간주되지 않지만, 공유 화장실 사용에 대한 데이터는 JMP의 연간 진행 보고서에Nevertheless 보고된다.
브라질의 지방자치체()는 브라질의 주(州)별 행정 구역이다. 브라질은 현재 5,571개의 지방자치체를 가지고 있으며, 2019년 인구 추정치 210,147,125명을 기준으로 할 때 지방자치체 평균 인구는 37,728명이다.
브라질의 평균 주에는 214개의 지방자치체가 있다. 호라이마주는 15개의 지방자치체로 가장 적게 세분화되어 있으며, 미나스제라이스주는 853개로 가장 많다. 북부 주들은 소수의 큰 지방자치체로 나뉘어 있어 여러 개의 분리된 도시나 마을을 포함하는 넓은 지역을 차지하며, 이들이 반드시 하나의 대도시권으로 합쳐지지는 않는다. 실제로 아마조나스주는 62개의 지방자치체로만 나뉘어 있다. 반면, 미나스제라이스주 등 남부 및 동부 주들은 많은 작은 지방자치체로 나뉘어 있어 넓은 도시 지역이 종종 여러 지방자치체에 걸쳐 있으며, 이들이 하나의 대도시권을 형성한다.
연방구는 지방자치체로 나눌 수 없으므로, 그 영토는 여러 행정 구역으로 구성된다. 이 지역들은 연방구 정부에 의해 직접 관리되며, 이 정부는 연방주의 권한과 마찬가지로 지방자치체의 권한과 동등한 헌법적, 법적 권한을 행사하므로, 이들로부터 발생하는 모든 의무를 동시에 부담한다.
1988년 브라질 헌법은 지방자치체를 단순히 주에 종속된 세분화가 아니라 연방의 일부로 취급한다. 각 지방자치체는 자치적인 지방 정부를 가지며, 시장()과 시의회()라고 불리는 입법 기관으로 구성된다. 지방 정부와 입법 기관은 모두 4년마다 주민에 의해 직접 선출된다. 이 선거는 전국적으로 동시에 실시된다. 마지막 지방 선거는 2024년 10월에 실시되었다. 각 지방자치체는 자체 법률을 승인하고 세금을 징수하며 주 정부와 연방 정부로부터 자금을 받을 헌법적 권한을 가진다. 그러나 지방 정부는 자체적인 사법 권한이 없으며, 법원은 주 또는 연방 차원에서만 조직된다. 주 사법부의 하위 단위인 는 개별 지방자치체에 해당하거나 여러 지방자치체를 포함할 수 있다.
지방 행정의 중심지는 지정된 도시(cidade)이며, 최소 인구, 면적 또는 시설에 대한 법적 규격은 없다. 도시는 지방자치체와 동일한 이름을 사용하는데, 이는 별개의 독립체로 간주되지 않기 때문이다. 지방자치체는 순전히 행정적인 목적으로 구역(district)으로 세분될 수 있으며, 종종 이들 구역에서 새로운 지방자치체가 형성된다. 다른 인구 밀집 지역은 마을(village)이지만, 이들은 법적 지위나 규제가 없다. 거의 모든 지방자치체는 이웃()으로 세분되지만, 주로 시골의 소도시들을 포함한 대부분의 지방자치체는 공식적으로 이웃 경계를 정하지 않는다.
관련 지방자치체의 주민이 국민투표를 통해 그렇게 하기를 희망하는 경우, 지방자치체는 주의 경계 내에서 새로운 지방자치체를 형성하기 위해 분할되거나 병합될 수 있다. 그러나 이들은 브라질 헌법을 준수해야 하며, 월경지를 형성하거나 주 또는 연방에서 탈퇴하는 것은 명시적으로 금지된다.
뮌겔제(Müggelsee), 또는 그로서 뮈겔제(Großer Müggelsee)는 독일의 수도인 베를린 동부 경계에 있는 자연 호수이다. 면적으로는 베를린에서 가장 큰 호수이며, 면적은 7.4km², 길이는 4.3km이다.
이 호수는 베를린 트레프토쾨페니크구에 있다. 쾨페니크, 프리드리히스하겐, 란스도르프 교외와 뮌젤하임의 작은 구역이 이 호수와 접해 있다.호수 자체는 가장 깊은 지점에서 8m 깊이이다. 남쪽 끝에는 115m 높이의 '뮌젤베르게'라는 언덕이 있다. 이 언덕은 플라이스토세에 형성되었다(바이흐젤 빙기에 남은 케틀홀로). '클라이너 뮌젤베르크'라고 불리는 곳에는 많은 사람들이 방문하고 인기 있는 '뮌젤투름'(탑)이 건설되었는데, 첫 번째 탑은 1889년에 지어졌고(1958년 화재로 파괴됨), 현재의 탑은 1960/61년에 지어졌다. 이 탑은 베를린 스카이라인을 배경으로 호수와 숲의 광활한 경치를 제공한다.
슈프레강은 면적이 0.16km²에 불과한 작은 클라이너 뮈겔제를 통해 호수로 흘러 들어간다. 뮈겔제 북쪽 강변에 있는 프리드리히스하겐 정수장은 대부분의 물을 호수에서 얻는다. 강변 근처에는 수많은 깊은 우물도 있으며, 주로 강변 여과수에 의해 공급되며 지하수에 의한 공급은 적다.
게르하르트 슐림페르트의 "브란덴부르크 외교 문서집"에 따르면 "Müggel"이라는 단어 구성 요소의 첫 사용은 1394년에 "den Tyns in der Miggel"로, 1487년에 "von der Miggelseh"로 나타난다. 어원학은 불분명하다. 일반 고대 교회 슬라브어 mogyla = "무덤, 무덤 언덕, 흙 언덕"에서 파생된 전통적인 유래는 게르하르트 슐림페르트에 의해 설득력이 없다고 거부되었다. 슬라브어파 이전의 게르만어파 기원은 인도유럽조어의 migh-, mighla = "안개, 구름"에서 유래했을 가능성이 더 높다. 네덜란드어 miggelen = "이슬비"와 비교된다. 분석에 따르면 이름에 있는 "heim"이라는 단어 구성 요소는 슐림페르트에 따르면 1750년경 팔츠 출신 정착민들이 그들의 고향 오데른하임에서 가져왔다고 한다.
2013년 12월, 국제천문연맹은 토성의 위성 타이탄에 있는 호수 중 하나를 뮈겔제 호수의 이름을 따서 공식적으로 명명했다. 이 호수는 액체 메테인과 에테인으로 구성되어 있으며, 타이탄의 구면상 84°26N과 203°30W에 위치한다.
이나리 원(, Inari One, 1984년 5월 7일 ~ 2016년 2월 7일)은 일본의 경주마, 종모마다. 1989년 춘계 천황상, 다카라즈카 기념, 아리마 기념에서 우승을 거두었다.
이나리 원은 1986년 12월 9일 의 신마전(더트 1000m)에서 데뷔하며 첫 승리를 올렸다. 이후 1988년까지는 지방경마 소속으로 더트 경주에 출전해오다가, 1989년에 중앙경마로 전환, 잔디 경주에 출전하기 시작했다. 1989년 중앙경마 합류 후, 춘계 천황상과 다카라즈카 기념, 아리마 기념에서 우승을 차지했다.
이나리 원은 말인간 미소녀로 모에화되어, 《우마무스메 프리티 더비》에도 등장한다.
액체 접합 전위(, LJP)는 농도가 다른 두 전해질 용액이 서로 접촉할 때 발생한다. 더 농축된 용액은 상대적으로 덜 농축된 용액으로 확산하려는 경향이 있다. 각 이온의 확산 속도는 전기장에서의 속도, 즉 이온 이동도에 대략 비례한다. 만약 음이온이 양이온보다 더 빠르게 확산한다면, 음이온은 희석 용액으로 먼저 확산되어 희석 용액은 음으로 대전되고 농축 용액은 양으로 대전된다. 이로 인해 두 용액의 접합부에서 양전하와 음전하의 전기 이중층이 형성된다. 따라서 접합점에서 이온 이동으로 인해 전위차가 발생한다. 이 전위를 액체 접합 전위 또는 확산 전위라고 하며, 이는 비평형 전위이다. 전위의 크기는 이온 이동의 상대적 속도에 따라 달라진다.
액체 접합 전위는 직접 측정할 수 없고 계산해야 한다. 이동이 있는 농담전지의 기전력(EMF)에는 액체 접합 전위가 포함된다.
이동이 없는 농담전지의 EMF는 다음과 같다.
여기서 formula_2과 formula_3는 두 용액 내 HCl의 활동도이며, formula_4은 보편 기체 상수, formula_5는 온도, formula_6는 패러데이 상수이다.
이동이 있는 농담전지의 EMF(이온 수송수 포함)는 다음과 같다.
여기서 formula_3와 formula_2은 각각 오른쪽 및 왼쪽 전극의 HCl 용액 활동도이며, formula_10은 Cl−의 수송수이다.
액체 접합 전위는 이온 이동이 있는 경우와 없는 경우의 두 농담전지 EMF의 차이이다.
액체 접합 전위는 화학 전지의 기전력의 정확한 측정을 방해하므로, 정확한 측정을 위해서는 그 영향을 가능한 한 최소화해야 한다. 액체 접합 전위를 제거하는 가장 일반적인 방법은 접합부를 구성하는 두 용액 사이에 포화 염화 칼륨(KCl) 및 질산 암모늄(NH4NO3) 용액과 리튬아세테이트(CH3COOLi)로 구성된 염다리를 놓는 것이다. 이러한 다리를 사용하면 다리 내 이온이 접합부에 과량으로 존재하며, 거의 모든 전류를 경계면을 가로질러 운반한다. KCl/NH4NO3의 효율은 이 염들에서 음이온과 양이온의 이온 수송수가 같다는 사실과 관련이 있다.
용매화 전자()는 용액에 있는 자유 전자 입자로, 그 안에서 음이온처럼 행동한다. 용액 내에서 전자가 용매화되었다는 것은 용액에 의해 결합되어 있다는 것을 의미한다. 화학 반응식에서 용매화 전자의 표기법은 "e−"이다. 종종 용매화 전자에 대한 논의는 며칠 동안 안정적인 암모니아 용액에 초점을 맞추지만, 용매화 전자는 물 및 다른 많은 용매에도 존재한다사실, 바깥권 전자 이동을 매개하는 모든 용매에 존재한다. 용매화 전자는 방사선화학에서 자주 연구되는 대상이다. 용매화 전자를 포함하는 소금은 전리화물로 알려져 있다.
액체 암모니아는 모든 알칼리 금속 및 Ca, Sr, Ba, Eu, Yb과 같은 다른 양이온성 금속(또한 전해 과정을 통한 Mg)을 용해시켜 특유의 푸른색 용액을 형성한다. 액체 암모니아에 있는 알칼리 금속의 경우, 용액은 희석되면 파란색을 띠고 농축되면(&gt; 3 M) 구리색을 띤다. 이 용액들은 전기를 전도한다. 용액의 푸른색은 암모니아화된 전자 때문인데, 이 전자들은 빛의 가시광선 영역에서 에너지를 흡수한다. 액체 암모니아에서 용매화 전자의 확산 계수는 전위-단계 크로노암페로메트리를 사용하여 결정할 수 있다.
암모니아의 용매화 전자는 전리화물이라 불리는 소금의 음이온이다.
이 반응은 가역적이다. 암모니아 용액을 증발시키면 금속성 나트륨 필름이 생성된다.
사례 연구: NH3 내 Li.
−60 °C의 리튬-암모니아 용액은 약 15 몰% 금속(MPM)에서 포화된다. 이 범위에서 농도가 증가하면 도전율이 10−2에서 104 Ω−1cm−1로 증가한다(수은 액체보다 크다). 약 8 MPM에서 "금속 상태로의 전이"(TMS)가 발생한다("금속-비금속 전이"(MNMT)라고도 함). 4 MPM에서 액체-액체 상 분리가 발생한다. 밀도가 낮은 금색 상은 밀도가 높은 파란색 상과 섞이지 않는다. 8 MPM 이상에서는 용액이 청동/금색을 띤다. 같은 농도 범위에서 전체 밀도는 30% 감소한다.
기타 용매.
알칼리 금속은 메틸아민 및 에틸아민과 같은 일부 작은 일차 아민 및 헥사메틸포스포르아마이드에도 용해되어 푸른색 용액을 형성한다. 테트라히드로푸란(THF)은 알칼리 금속을 용해하지만, 버치 환원 ( 참조) 아날로그는 다이아민 리간드 없이는 진행되지 않는다. 에틸아민에 용해된 알칼리 토금속 마그네슘, 칼슘, 스트론튬 및 바륨의 용매화 전자 용액은 이러한 금속으로 흑연을 층간 삽입하는 데 사용되었다.
용매화 전자는 알칼리 금속과 물의 반응에 관여하는데, 비록 용매화 전자가 매우 짧은 시간 동안만 존재하더라도 그러하다. pH 9.6 이하에서는 수화된 전자가 하이드로늄 이온과 반응하여 원자 수소를 생성하고, 이는 다시 수화된 전자와 반응하여 수산화 이온과 일반적인 분자 수소 H2를 생성할 수 있다.
용매화 전자는 기체 상에서도 발견될 수 있다. 이는 지구 대기 상층부에서의 존재 가능성과 핵 생성 및 연무질 형성에 관여함을 시사한다.
표준 전극 전위 값은 −2.88 V이다. 177 Mho cm2의 등가 전도도는 수산화 이온의 그것과 유사하다. 이 등가 전도도 값은 4.75 formula_1 cm2s−1의 확산 계수에 해당한다.
상당히 안정함에도 불구하고, 용매화 전자를 포함하는 푸른색 암모니아 용액은 촉매 존재 하에 빠르게 분해되어 무색의 소듐 아미드 용액을 형성한다.
크라운 에터 및 크립탠드와 같은 거대고리 리간드를 용매화 전자 용액에 첨가하면 전리화물 염을 분리할 수 있다. 이 리간드들은 양이온을 강하게 결합하여 전자에 의한 재환원을 방지한다.
용매화 전자는 산소와 반응하여 초과산화물 유리기 (O2.−)를 형성한다. 아산화 질소와는 용매화 전자가 반응하여 나이트록실 유리기 (NO.)를 형성한다.
용매화 전자는 전극 과정에 관여하며, 이는 많은 기술 응용 분야(전기합성, 전기도금, 전기채취)를 가진 광범위한 영역이다.
나트륨-암모니아 용액의 특별한 용도는 버치 환원이다. 나트륨이 환원제로 사용되는 다른 반응들, 예를 들어 부보-블랑크 환원에서 에탄올에 나트륨을 사용하는 것 또한 용매화 전자를 포함하는 것으로 추정된다.
컬렌(Cullen) 등의 연구에 따르면 금속-암모니아 용액은 다양한 층상 물질을 층간 삽입하는 데 사용될 수 있으며, 이는 극성 비양성자성 용매에서 박리되어 2차원 물질의 이온성 용액을 생성할 수 있음을 보여주었다. 한 예로 흑연에 칼륨과 암모니아를 층간 삽입한 후 THF에서 자발적인 용해를 통해 박리하여 그래핀화물 용액을 생성하는 것이 있다.
금속-전리화물 용액의 색상 관찰은 일반적으로 험프리 데이비에게 기인한다. 1807-1809년 그는 기체 암모니아(암모니아 액화는 1823년에 발명됨)에 칼륨 알갱이를 첨가하는 실험을 했다. 제임스 발란타인 한나이와 J. 호가스(J. Hogarth)는 1879-1880년에 나트륨으로 실험을 반복했다. W. 바일(W. Weyl)은 1864년에, C. A. 실리(C. A. Seely)는 1871년에 액체 암모니아를 사용했으며, 해밀턴 케이디는 1897년에 암모니아의 이온화 특성을 물과 관련지었다. 찰스 A. 크라우스는 금속 암모니아 용액의 전도율을 측정했으며 1907년 이를 금속에서 방출된 전자 때문으로 돌렸다. 1918년 G. E. 깁슨(G. E. Gibson)과 W. L. 아르고(W. L. Argo)는 용매화 전자 개념을 도입했다. 그들은 흡수 스펙트럼을 기반으로 다른 금속과 다른 용매(메틸아민, 에틸아민)가 동일한 파란색을 생성하며, 이는 공통된 종인 용매화 전자에 기인한다고 지적했다. 1970년대에는 전리화물로 전자를 음이온으로 포함하는 고체 염이 특성화되었다.
용매화 껍질() 또는 용매화 덮개()는 용액에서 용질을 구성하는 모든 화합물 또는 생체 분자의 용매 계면이다. 용매가 물일 때는 수화 껍질(hydration shell) 또는 수화 구(hydration sphere)라고 부른다. 각 용질 단위를 둘러싸는 용매 분자의 수를 용질의 수화수라고 한다.
고전적인 예는 물 분자가 금속 이온 주위에 배열되는 경우이다. 금속 이온이 양이온인 경우, 물 분자의 음전기를 띠는 산소 원자는 금속 이온의 양전하에 정전기적으로 끌리게 된다. 그 결과 이온을 둘러싸는 물 분자의 용매화 껍질이 형성된다. 이 껍질은 이온의 전하, 분포 및 공간 치수에 따라 여러 분자 두께가 될 수 있다.
용매에 용해된 염의 음이온과 양이온 주위의 용매화 껍질에는 여러 용매 분자가 관여한다. 수용액 속 금속 이온은 아쿠아 착이온을 형성한다. 이 수는 압축성 및 NMR 측정과 같은 다양한 방법으로 결정할 수 있다.
전해질의 활동 계수 및 용매화 껍질 수와의 관계.
용해된 전해질의 용매화 껍질 수는 전해질의 활동 계수의 통계적 성분과 농축 용액에 용해된 전해질의 겉보기 몰 부피와 용매(물)의 몰 부피 비율에 연결될 수 있다.
단백질의 수화 껍질.
단백질 주위에 형성되는 수화 껍질(때로는 수화층이라고도 함)은 생화학에서 특히 중요하다. 단백질 표면과 주변 물의 이러한 상호작용은 종종 단백질 수화라고 불리며 단백질 활동의 근본이다. 단백질 주위의 수화층은 1 나노미터(nm) 거리까지 벌크 물과는 다른 동역학을 갖는 것으로 밝혀졌다. 특정 물 분자가 단백질 표면과 접촉하는 지속 시간은 서브나노초 범위일 수 있으며, 분자동역학 시뮬레이션에 따르면 물이 용매화 껍질에서 외부 벌크 물과 혼합되기 전까지 머무는 시간은 펨토초에서 피코초 범위일 수 있으며, 수소 결합 공여자 등 물을 끌어들이는 것으로 일반적으로 간주되는 특징 근처에서는 물 분자가 실제로 상대적으로 약하게 결합되어 쉽게 변위된다. 용매화 껍질의 물 분자는 단백질 결합체 또는 억제제의 분자 설계를에도 영향을 미칠 수 있다.
다른 용매와 용질의 경우, 다양한 입체 및 운동 요인도 용매화 껍질에 영향을 미칠 수 있다.
전기화학에서 열갈바니 전지()는 열을 직접 전력으로 전환하는 갈바니 전지의 일종이다. 이 전지는 두 전극이 의도적으로 다른 온도로 유지되는 화학 전지이다. 이러한 온도 차이는 전극 사이에 전위차를 생성한다. 전극은 동일한 구성일 수 있으며 전해질 용액은 균질할 수 있다. 이는 보통 이들 전지에서 흔히 볼 수 있는 경우이다. 이는 전극 및 용액의 구성이 달라 기전력을 제공하는 갈바니 전지와 대조적이다. 전극 사이에 온도 차이가 있는 한 회로를 통해 전류가 흐를 것이다. 열갈바니 전지는 농담전지와 유사하다고 볼 수 있지만, 반응물의 농도/압력 차이로 작동하는 대신 열 에너지의 "농도" 차이를 활용한다. 열갈바니 전지의 주요 응용 분야는 저온 열원(폐열 및 태양열 발전)으로부터 전기를 생산하는 것이다. 열을 전기로 변환하는 에너지 효율은 0.1%에서 1% 범위로 낮다.
갈바니 전지에 열을 이용하는 연구는 1880년경 처음 시작되었다. 그러나 이 분야에 대한 본격적인 연구는 1950년대에 들어서야 이루어졌다.
열갈바니 전지는 일종의 열기관이다. 궁극적으로 그 작동 원동력은 고온원에서 저온 싱크로의 엔트로피 전달이다. 따라서 이 전지들은 전지 내 서로 다른 부분 사이에 설정된 열 구배 덕분에 작동한다. 화학 반응속도론과 화학 반응의 엔탈피는 온도에 직접적으로 의존하기 때문에 전극의 온도가 다르면 화학 평형 상수가 달라진다. 이는 뜨거운 쪽과 차가운 쪽에서 화학 평형 조건이 불균등하다는 것을 의미한다. 열전지는 균질한 평형에 접근하려고 시도하며, 이 과정에서 화학종과 전자의 흐름을 생성한다. 전자는 저항이 가장 적은 경로(외부 회로)를 통해 흐르므로 전지에서 전력을 추출할 수 있다.
다양한 열갈바니 전지는 용도와 특성에 따라 구성되었다. 일반적으로 각 특정 유형의 전지에 사용되는 전해질에 따라 분류된다.
수성 전해질.
이 전지에서 전극 사이의 전해질은 어떤 염 또는 친수성 화합물의 수용액이다. 이 화합물들의 필수적인 특성은 전지 작동 중에 전극 간 전자를 셔틀하기 위해 산화환원 반응을 겪을 수 있어야 한다는 것이다.
비수성 전해질.
전해질은 물과 다른 용매의 용액이다. 메탄올, 아세톤, 디메틸 술폭사이드 및 디메틸 포름아미드와 같은 용매가 황산구리로 작동하는 열갈바니 전지에서 성공적으로 사용되었다.
이 유형의 열전지에서 전해질은 비교적 낮은 융점을 가진 일종의 염이다. 이들의 사용은 두 가지 문제를 해결한다. 한편으로 전지의 온도 범위가 훨씬 더 넓다. 이는 전지가 뜨거운 쪽과 차가운 쪽 사이의 차이가 클수록 더 많은 전력을 생산하므로 장점이다. 다른 한편으로 액체 염은 전지를 통해 전류를 유지하는 데 필요한 음이온과 양이온을 직접 제공한다. 따라서 용융된 염 자체가 전해질이므로 추가적인 전류 운반 화합물은 필요하지 않다. 일반적인 고온원 온도는 600~900K 사이지만 최대 1730K에 달할 수도 있다. 저온 싱크 온도는 400~500K 범위이다.
고체 전해질.
전극을 연결하는 전해질이 이온성 물질인 열전지도 고려되고 구성되었다. 액체 전해질에 비해 온도 범위도 높다. 연구된 시스템은 400~900K 범위에 속한다. 열갈바니 전지를 구성하는 데 사용된 일부 고체 이온성 물질은 아이오딘화은, PbCl2 및 PbBr2이다.
열갈바니 전지의 주요 응용 분야는 잉여 열을 사용할 수 있는 조건에서 전기를 생산하는 것이다. 특히 열갈바니 전지는 다음 분야에서 사용되고 있다.
이 과정에서 수집된 열은 증기를 생성하며, 이는 기존 증기 터빈 시스템에서 전기를 만드는 데 사용될 수 있다. 가정용 또는 상업용 건물에서 공기 또는 물 가열에 사용되는 저온 태양열 시스템과 달리, 이러한 태양열 발전소는 고온에서 작동하며, 집중된 햇빛과 넓은 집열 면적을 필요로 하므로 모로코 사막이 이상적인 장소이다.
이는 햇빛으로부터 전기를 생산하는 보다 널리 사용되는 "광전" 기술에 대한 대안적인 접근 방식이다. 광전 시스템에서는 햇빛이 광전 장치(일반적으로 태양 전지라고 불림)에 흡수되고 에너지가 재료 내 전자로 전달되어 태양 에너지를 직접 전기로 변환한다. 때로는 태양열 발전과 광전지가 경쟁 기술로 묘사되지만, 특정 부지에 대한 방향을 결정할 때 그럴 수도 있지만, 일반적으로 이들은 상호 보완적이며 태양 에너지를 가능한 한 광범위하게 사용한다.
폐열원.
열갈바니 전지는 온도 구배가 100℃ 미만일 때도(때로는 수십 도에 불과할 때도) 폐열원에서 유용한 양의 에너지를 추출하는 데 사용될 수 있다. 이는 많은 산업 분야에서 흔히 볼 수 있는 경우이다. 연구에 따르면 열갈바니 하이드로겔은 휴대폰 배터리가 전력을 사용할 때 발생하는 열로부터 전기를 생성하고 배터리를 냉각시키는 데 사용될 수 있다고 한다.
열갈바니즘은 화학 에너지를 사용하여 열을 더 차가운 물체에서 더 뜨거운 물체로 이동시킨다. 2025년에 열갈바니 냉각 기술이 냉장고에 사용되는 증기 압축 기술의 지속 가능한 대안이 될 수 있다고 주장되었다. 하이드로갈바니 전지의 냉각 전력을 전해질 최적화를 통해 70% 향상시킬 수 있으며, 이는 냉각을 실현 가능하게 한다고 주장되었다.
물리학에서 가림()은 이동 가능한 전하 운반체의 존재로 인해 발생하는 전기장의 감쇠이다. 이는 이온화된 기체(고전적인 플라스마), 전해질, 전자 도체(반도체, 금속)와 같은 전하 운반 매질의 중요한 행동 부분이다. 주어진 유전율 을 가진, 전하를 띠는 구성 입자로 이루어진 유체에서, 각 입자 쌍(전하 및 를 가짐)은 다음과 같이 쿨롱 힘을 통해 상호 작용한다.
여기서 벡터 은 전하 사이의 상대 위치이다. 이 상호 작용은 유체의 이론적 처리를 복잡하게 만든다. 예를 들어, 바보 같은 양자 역학적 바닥 상태 에너지 밀도 계산은 무한대를 산출하는데, 이는 불합리하다. 어려움은 쿨롱 힘이 거리와 함께 로 감소하더라도, 유체가 상당히 등방성이라고 가정하면 각 거리 에서의 평균 입자 수가 에 비례한다는 사실에 있다. 결과적으로 한 지점에서의 전하 변동은 먼 거리에서 무시할 수 없는 영향을 미친다.
실제로 이러한 장거리 효과는 전기장에 대한 입자의 흐름에 의해 억제된다. 이 흐름은 입자 간의 유효 상호 작용을 단거리 "가려진" 쿨롱 상호 작용으로 감소시킨다. 이 시스템은 재규격화된 상호 작용의 가장 간단한 예에 해당한다.
고체물리학에서 특히 금속과 반도체의 경우 가림 효과()는 고체 내 이온의 정전기장 및 쿨롱 퍼텐셜을 설명한다. 원자핵의 전기장이 가림 효과로 인해 원자나 이온 내부에서 감소하는 것처럼, 전도성 고체 내 이온의 전기장은 전도 전자 구름에 의해 더욱 감소한다.
균일한 양전하 배경 속에서 움직이는 전자들로 구성된 유체(단일 성분 플라스마)를 생각해 보자. 각 전자는 음전하를 띤다. 쿨롱 상호 작용에 따르면 음전하는 서로를 밀어낸다. 결과적으로 이 전자는 다른 전자들을 밀어내어 자신 주변에 전자가 더 적은 작은 영역을 생성한다. 이 영역은 양전하를 띤 "가림 구멍"으로 처리될 수 있다. 먼 거리에서 볼 때, 이 가림 구멍은 전자에 의해 생성된 전기장을 상쇄하는 겹쳐진 양전하의 효과를 가진다. 구멍 영역 내부의 짧은 거리에서만 전자의 장을 감지할 수 있다. 플라스마의 경우, 이 효과는 formula_2-체 계산을 통해 명시적으로 만들 수 있다. 배경이 양이온으로 구성되어 있다면, 관심 전자에 의한 양이온의 인력은 위의 가림 메커니즘을 강화한다. 원자 물리학에서는 하나 이상의 전자 껍질을 가진 원자에 대해 관련 효과인 가림 효과가 존재한다. 플라스마 물리학에서 전기장 가림은 디바이 가림 또는 차폐라고도 불린다. 이는 플라스마가 접촉하는 물질 옆의 시스(디바이 차폐)에 의해 거시적 규모로 나타난다.
가려진 퍼텐셜은 금속 내에서 원자 간 힘과 포논 분산 관계를 결정한다. 가려진 퍼텐셜은 다양한 재료의 띠구조를 계산하는 데 사용되며, 종종 의사 퍼텐셜 모델과 결합된다. 가림 효과는 독립 전자 근사로 이어지며, 이는 드루드 모형, 자유 전자 모형 및 준자유 전자 모형과 같은 고체의 입문 모델의 예측력을 설명한다.
이론 및 모델.
피터 디바이와 에리히 휘켈에 의한 정전기적 가림에 대한 첫 번째 이론적 처리는 유체에 삽입된 정지된 점전하를 다루었다.
무겁고 양전하를 띠는 이온 배경 속의 전자 유체를 생각해 보자. 단순화를 위해 이온의 움직임과 공간 분포를 무시하고, 균일한 배경 전하로 근사한다. 전자는 이온보다 가볍고 움직임이 더 자유로우므로, 이온 간격보다 훨씬 큰 거리를 고려한다면 이러한 단순화가 허용된다. 응집물질물리학에서 이 모델을 젤리움이라고 한다.
가려진 쿨롱 상호 작용.
ρ는 전자의 개수밀도를, φ는 전위를 나타낸다고 하자. 처음에는 전자가 균일하게 분포되어 있어 모든 지점에서 순 전하가 0이다. 따라서 φ도 처음에는 상수이다.
이제 원점에 고정된 점전하 Q를 도입한다. 관련된 전하 밀도는 Qδ(r)이며, 여기서 δ(r)은 디랙 델타 함수이다. 시스템이 평형 상태로 돌아온 후, 전자 밀도와 전위의 변화를 각각 Δρ(r)과 Δφ(r)라고 하자. 전하 밀도와 전위는 푸아송 방정식에 의해 관련되며, 이는 다음을 제공한다.
여기서 ε0는 진공 유전율이다.
진행하려면 Δρ와 Δφ를 연결하는 두 번째 독립 방정식을 찾아야 한다. 우리는 두 가지 가능한 근사를 고려한다. 이 근사 하에서 두 양은 비례한다: 고온(예: 고전 플라스마)에서 유효한 디바이-휘켈 근사와 저온(예: 금속 내 전자)에서 유효한 토마스-페르미 근사이다.
디바이-휘켈 근사.
디바이-휘켈 근사에서, 우리는 시스템을 맥스웰-볼츠만 통계를 따를 만큼 충분히 높은 온도 T에서 열역학적 평형 상태로 유지한다. 공간의 각 지점에서 에너지 j를 가진 전자의 밀도는 다음과 같은 형태를 가진다.
여기서 kB는 볼츠만 상수이다. φ에 대해 섭동하고 지수를 1차항까지 전개하면 다음을 얻는다.
관련된 길이 를 디바이 길이라고 한다. 디바이 길이는 고전 플라스마의 기본 길이 척도이다.
토마스-페르미 근사.
르웰린 토마스와 엔리코 페르미의 이름을 딴 토마스-페르미 근사에서, 시스템은 일정한 전자 화학 퍼텐셜(페르미 준위)과 저온에서 유지된다. 전자의 조건은 실제 실험에서 금속/유체를 접지와 고정된 전위차로 전기적으로 접촉시킨 상태를 유지하는 것에 해당한다. 화학 퍼텐셜 μ는 정의에 따라 유체에 추가 전자를 추가하는 에너지이다. 이 에너지는 운동 에너지 T 부분과 퍼텐셜 에너지 −eφ 부분으로 분해될 수 있다. 화학 퍼텐셜이 일정하게 유지되므로,
온도가 극도로 낮으면 전자의 행동은 양자역학적 페르미 기체 모델에 가깝게 된다. 따라서 T를 페르미 기체 모델에서 추가 전자의 운동 에너지, 즉 페르미 에너지 EF로 근사한다. 3D 시스템의 페르미 에너지는 전자의 밀도(스핀 퇴화 포함)와 다음 관계를 가진다.
여기서 kF는 페르미 파동 벡터이다. 1차 섭동을 하면 다음을 발견한다.
이를 Δμ에 대한 위 방정식에 삽입하면 다음이 산출된다.
를 토마스-페르미 가림 파동 벡터라고 한다.
이 결과는 상호 작용하지 않는 전자의 모델인 페르미 기체의 방정식에서 파생된 것이지만, 우리가 연구하는 유체는 쿨롱 상호 작용을 포함한다. 따라서 토마스-페르미 근사는 전자 밀도가 낮아서 입자 상호 작용이 상대적으로 약할 때만 유효하다.
결과: 가려진 퍼텐셜.
이제 디바이-휘켈 또는 토마스-페르미 근사에서 얻은 결과를 푸아송 방정식에 삽입할 수 있다. 결과는 다음과 같다.
이를 가려진 푸아송 방정식이라고 한다. 해는 다음과 같다.
이를 가려진 쿨롱 퍼텐셜이라고 한다. 이는 쿨롱 퍼텐셜에 지수 감쇠항이 곱해진 형태로, 감쇠 인자의 강도는 디바이 또는 토마스-페르미 파동 벡터인 k0의 크기에 의해 주어진다. 이 퍼텐셜은 유카와 퍼텐셜과 동일한 형태를 가진다는 점에 유의한다. 이 가림은 공간 분산을 보여주는 유전 함수를 산출하며, 즉 역 공간에서 formula_14-벡터에 의존한다. 유카와 퍼텐셜을 푸리에 변환하면 formula_15를 얻는다 (또한 토마스-페르미 가림 참조).
다체 이론.
고전 물리학 및 선형 반응.
기계적 formula_2-체 접근 방식은 가림 효과와 란다우 감쇠의 파생을 함께 제공한다. 이는 속도 분산을 가진 전자가 있는 단일 성분 플라스마의 단일 실현을 다룬다 (열 플라스마의 경우 디바이 구에 많은 입자가 있어야 하며, 그 반지름은 디바이 길이이다). 전자의 자체 전기장 내에서의 선형화된 운동을 사용하여 다음과 같은 유형의 방정식을 산출한다.
여기서 formula_18는 선형 연산자, formula_19는 입자로 인한 소스 항, formula_20는 정전기 퍼텐셜의 푸리에-라플라스 변환이다. formula_18에서 입자에 대한 이산 합을 부드러운 분포 함수에 대한 적분으로 대체하면 다음을 얻는다.
여기서 formula_23는 플라스마 유전율 또는 유전 함수이며, 블라소프-푸아송 방정식을 선형화하여 고전적으로 얻어진다. formula_24는 파동 벡터, formula_25는 주파수, formula_26는 입자로 인한 formula_2개의 소스 항의 합이다.
역 푸리에-라플라스 변환에 의해 각 입자로 인한 퍼텐셜은 두 부분의 합이다. 하나는 입자에 의한 랑뮈르 파동의 여기와 관련되고, 다른 하나는 고전적으로 테스트 입자를 포함하는 선형화된 블라소프 계산을 통해 얻어진 가려진 퍼텐셜이다. 가려진 퍼텐셜은 열 플라스마 및 열 입자에 대한 위의 가려진 쿨롱 퍼텐셜이다. 더 빠른 입자의 경우 퍼텐셜이 수정된다. formula_26에서 입자에 대한 이산 합을 부드러운 분포 함수에 대한 적분으로 대체하면 란다우 감쇠 계산을 가능하게 하는 블라소프 표현이 산출된다.
양자 역학적 접근.
실제 금속에서 가림 효과는 토마스-페르미 이론에서 위에서 설명한 것보다 더 복잡하다. 전하 운반체(전자)가 모든 파동 벡터에서 반응할 수 있다는 가정은 단지 근사치일 뿐이다. 그러나 페르미 표면 내부 또는 위에 있는 전자가 페르미 파동 벡터보다 짧은 파동 벡터에서 반응하는 것은 에너지적으로 불가능하다. 이러한 제약은 깁스 현상과 관련이 있는데, 공간에서 빠르게 변하는 함수에 대한 푸리에 급수는 매우 많은 항이 유지되지 않는 한 좋은 근사가 아니다. 물리학에서 이 현상은 프리델 진동으로 알려져 있으며, 표면 가림과 부피 가림 모두에 적용된다. 각 경우에 순 전기장은 공간에서 지수적으로 감소하지 않고, 대신 진동 항이 곱해진 역 거듭제곱 법칙으로 감소한다. 이론적 계산은 양자 유체역학 및 밀도범함수 이론(DFT)에서 얻을 수 있다.
수용액 내 금속 이온() 또는 아쿠아 이온()은 [M(H2O)n]z+의 화학식을 가지는 물에 용해된 양이온이다. 다양한 실험 방법으로 결정된 용매화수 n은 Li+와 Be2+의 경우 4이고, 주기율표 3주기와 4주기의 대부분 원소의 경우 6이다. 란타넘족 및 악티늄족 아쿠아 이온은 더 높은 용매화수(종종 8~9)를 가지며, 가장 높은 값은 Ac3+의 경우 11이다. 1차 용매화 껍질에서 금속 이온과 물 분자 간의 결합력은 금속 이온의 전하 z에 따라 증가하고 이온 반지름 r이 증가함에 따라 감소한다. 아쿠아 이온은 가수분해에 취약하다. 대부분의 아쿠아 이온에서 첫 번째 가수분해 상수의 로그는 z2/r에 비례한다.
아쿠아 이온은 2차 용매화 껍질의 다른 물 분자와 수소 결합을 통해 결합되어 있다. 1차 수화 껍질의 물 분자는 2차 용매화 껍질의 분자 및 벌크 액체의 분자와 교환한다. 1차 껍질에 분자가 머무는 시간은 화학 원소마다 약 100 피코초에서 200년 이상까지 다양하다. 아쿠아 이온은 전기화학에서 중요한 역할을 한다.
금속 아쿠아 이온 서론.
대부분의 화학 원소는 금속이다. 금속 원소의 화합물은 일반적으로 낮은 산화수에서 [M(H2O)n]z+의 간단한 아쿠아 이온을 형성한다. 더 높은 산화수에서는 간단한 아쿠아 이온이 해리되어 수소 이온을 잃고, 바나듐(IV) 종인 [VO(H2O)5]2+와 같이 물 분자와 수산화물 또는 산화물 이온을 모두 포함하는 착물을 생성한다. 가장 높은 산화수에서는 과망가니즈산 염(VII) 이온인 와 같은 산소 음이온만 알려져 있다. 나이오븀 및 탄탈럼과 같이 일반적으로 높은 산화수에서만 발견되는 일부 금속 원소는 아쿠아 양이온을 형성하는 것으로 알려져 있지 않다. 금속-비금속 경계 근처에서는 비소와 텔루륨은 가수분해된 종으로만 알려져 있다. 주석 및 안티모니와 같은 일부 원소는 분명히 금속이지만 가장 높은 산화수에서는 공유결합 화합물만 형성한다. 이들의 아쿠아 양이온은 낮은 산화수에 국한된다. 저마늄은 금속이 아니라 반도체이지만 아쿠아 양이온을 형성하는 것으로 보인다. 유사하게, 수소는 기체임에도 불구하고 금속처럼 아쿠아 양이온을 형성한다. 초악티늄족 원소는 실험 데이터 부족으로 회색으로 처리되었다. 일부 고방사성 원소에 대해서는 실험 화학이 수행되었고, 아쿠아 양이온이 형성되었을 수 있지만, 해당 추정 아쿠아 이온의 구조에 대한 실험 정보는 없다.
수용액에서 금속 이온에 직접 부착된 물 분자는 1차 용매화 껍질이라고도 알려진 1차 배위권에 속한다고 한다. 물 분자와 금속 이온 사이의 결합은 배위 결합이며, 산소 원자가 두 전자를 결합에 제공한다. 각 배위된 물 분자는 수소 결합에 의해 다른 물 분자에 부착될 수 있다. 후자는 2차 배위권에 존재한다고 한다. 2차 배위권은 전하가 1 또는 2인 이온에 대해 잘 정의된 실체가 아니다. 희석 용액에서는 물 분자 사이에 불규칙한 수소 결합 네트워크가 있는 물 구조와 합쳐진다. 3가 이온의 경우 양이온의 높은 전하가 1차 용매화 껍질의 물 분자를 강하게 편극시켜 2차 껍질의 분자와 충분히 강한 수소 결합을 형성하여 더 안정한 실체를 형성한다.
금속-산소 결합의 강도는 다양한 방법으로 추정할 수 있다. 수화 엔탈피는 실험 측정치에 간접적으로 기반하지만 가장 신뢰할 수 있는 척도이다. 값의 척도는 임의로 선택된 0을 기준으로 하지만, 이는 두 금속 값 간의 차이에 영향을 미치지 않는다. 다른 척도에는 M-O 진동 주파수와 M-O 결합 길이가 포함된다. M-O 결합의 강도는 이온 전하가 증가함에 따라 증가하고 금속 이온의 크기가 증가함에 따라 감소하는 경향이 있다. 실제로 수화 엔탈피와 전하 제곱 대 이온 반지름의 비(z2/r) 사이에 매우 좋은 선형 상관 관계가 있다. 용액 내 이온의 경우 Shannon의 "유효 이온 반지름"이 가장 자주 사용되는 척도이다.
1차 및 2차 용매화 껍질의 물 분자는 서로 자리를 교환할 수 있다. 교환 속도는 금속 및 그 산화수에 따라 매우 다양하다. 금속 아쿠아 이온은 항상 용액에 용매화된 음이온과 함께 존재하지만, 양이온 용매화에 비해 음이온 용매화에 대해서는 알려진 바가 훨씬 적다.
아쿠아 이온의 본질에 대한 이해는 혼합 용매 및 액체 암모니아, 메탄올, 다이메틸 폼아마이드 및 다이메틸 설폭사이드와 같은 비수성 용매에서 용매화된 양이온의 본질에 대한 정보를 통해 도움이 된다.
아쿠아 이온은 대부분의 자연수에 존재한다. Na+, K+, Mg2+ 및 Ca2+는 바닷물의 주요 구성 요소이다.
많은 다른 아쿠아 이온이 바닷물에 Ppm에서 Ppt 범위의 농도로 존재한다. 혈액 내 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘의 농도는 바닷물의 농도와 비슷하다. 혈액에는 철과 아연과 같은 필수 영양소의 농도가 더 낮다. 스포츠 음료는 등장성으로 설계되었으며, 땀으로 손실되는 미네랄도 함유하고 있다.
마그네슘과 칼슘 이온은 생활용수의 일반적인 구성 요소이며, 각각 영구 경도와 일시 경도의 원인이 된다. 이들은 종종 광천수에서 발견된다.
용액 내 이온의 성질에 대해 얻은 정보는 사용된 실험 방법의 성질에 따라 달라진다. 일부 방법은 양이온의 특성을 직접 나타내고, 다른 방법은 양이온과 음이온 모두에 의존하는 특성을 나타낸다. 일부 방법은 평균 특성의 스냅샷과 같은 정적 성질의 정보를 제공하고, 다른 방법은 용액의 동역학에 대한 정보를 제공한다.
핵 자기 공명 (NMR).
NMR 시간 스케일에서 물 교환 속도가 느린 이온은 1차 용매화 껍질의 분자와 다른 물 분자에 대해 별개의 피크를 생성한다. 용매화수는 피크 면적의 비율로 얻어진다. 여기서 이는 1차 용매화 껍질의 물 분자 수를 의미한다. 2차 용매화 껍질의 분자는 용매 분자와 빠르게 교환하여, 배위되지 않은 물 분자의 화학적 이동 값이 물 자체의 값에서 약간 변화를 일으킨다. 이 방법의 주요 단점은 상당히 농축된 용액이 필요하다는 점이며, 이는 음이온과의 이온 쌍 형성 위험을 수반한다.
X선 회절 (XRD).
아쿠아 이온을 포함하는 용액은 동일한 이온을 포함하는 결정에 존재하는 장거리 질서를 가지지 않지만, 단거리 질서가 존재한다. 용액에 대한 X선 회절은 금속 이온의 배위수와 금속-산소 거리를 파생할 수 있는 방사형 분포 함수를 제공한다. 고전하 아쿠아 이온의 경우 2차 용매화 껍질에 대한 일부 정보가 얻어진다.
이 기술은 비교적 농축된 용액을 사용해야 한다. X선은 전자에 의해 산란되므로 산란력은 원자 번호에 따라 증가한다. 이로 인해 수소 원자는 X선 산란에 거의 보이지 않는다.
대각 X선 산란은 Cr3+ 및 Rh3+와 같은 3가 이온의 2차 용매화 껍질을 특성화하는 데 사용되었다. Cr3+의 2차 수화 껍질은 평균 거리에 개의 분자를 가지고 있는 것으로 밝혀졌다. 이는 1차 수화 껍질의 모든 분자가 2차 껍질의 두 분자와 수소 결합되어 있음을 의미한다.
중성자 회절.
중성자에 의한 회절도 방사형 분포 함수를 제공한다. X선 회절과 달리 중성자는 원자핵에 의해 산란되며 원자 번호와는 관련이 없다. 실제로 동일 원소의 다른 동위원소가 크게 다른 산란 능력을 가질 수 있다는 사실을 활용할 수 있다. 고전적인 실험에서 58Ni, 60Ni, 35Cl 및 37Cl 동위원소 조합을 사용하여 4개의 염화 니켈 용액에 대한 측정을 수행하여 양이온 및 음이온 용매화에 대한 매우 상세한 그림을 얻었다. 여러 금속 염의 데이터는 염 농도에 대한 약간의 의존성을 보여준다.
이러한 데이터의 대부분은 양이온 또는 음이온의 1차 수화권에 있지 않은 물 분자가 거의 없는 농축 용액을 나타낸다. 이는 접촉 이온 쌍이 없더라도 용매화수가 농도에 따라 달라지는 일부 변화를 설명할 수 있다. 각도 θ는 아쿠아 이온 내에서 물 분자의 기울기 각도를 나타낸다. 이 각도는 1차 및 2차 용매화 껍질의 물 분자 사이에 형성된 수소 결합의 영향을 받는다.
측정된 용매화수는 용액 전체에 대한 시간 평균값이다. 측정된 1차 용매화수가 소수점일 경우, 서로 평형 상태에 있는 두 개 이상의 정수 용매화수를 가진 종이 존재한다. 이는 실험 오차 범위 내에서 정수 용매화수에도 적용된다. 예를 들어, 염화 리튬 용액의 용매화수 5.5는 동일한 농도의 두 가지 다른 아쿠아 이온의 존재로 인한 것으로 해석될 수 있다.
다른 가능성은 용매화된 양이온과 음이온 사이에 상호 작용이 있어 이온 쌍을 형성하는 것이다. 이는 농축 염 용액에서 측정을 수행할 때 특히 관련성이 높다. 예를 들어, 염화 리튬 용액의 용매화수 3은 평형에 기인한 것으로 해석될 수 있다.
이온 쌍을 전적으로 선호하는 것이다.
진동 스펙트럼.
적외선 스펙트럼과 라만 스펙트럼은 금속 아쿠아 이온의 M-O 신축 진동수를 측정하는 데 사용될 수 있다. 라만 분광법은 물의 라만 스펙트럼이 약한 반면, 물의 적외선 스펙트럼은 강하기 때문에 특히 유용하다. 팔면체 및 사면체 이온에서 라만 스펙트럼에서 측정되는 대칭 진동과 적외선 스펙트럼에서 측정되는 비대칭 진동이라는 두 가지 진동이 존재하기 때문에 진동 주파수의 해석은 다소 복잡하다.
진동 주파수와 힘 상수 사이의 관계가 간단하지는 않지만, 이 데이터에서 얻을 수 있는 일반적인 결론은 M-O 결합의 강도가 이온 전하가 증가하고 이온 크기가 감소함에 따라 증가한다는 것이다. 용액 내 아쿠아 이온의 M-O 신축 주파수는 알려진 구조를 가진 결정의 M-O 신축 주파수와 비교할 수 있다. 주파수가 매우 유사하다면 금속 이온의 배위수가 용액 상태와 고체 화합물 상태에서 동일하다고 결론 내릴 수 있다.
동적 방법.
전도도, 전기 이동도 및 확산과 같은 데이터는 용액을 통한 이온의 움직임과 관련이 있다. 이온이 용액을 통해 이동할 때 1차 및 2차 용매화 껍질을 함께 가지고 가는 경향이 있다. 따라서 동적 특성으로 측정된 용매화수는 정적 특성으로 얻어진 값보다 훨씬 높은 경향이 있다.
용매화수 및 구조.
수소는 금속이 아니지만, 금속처럼 화학 반응에서 원자가 전자를 잃고 양이온 H+를 형성하는 경향이 있다. 수용액에서 이온은 즉시 물 분자에 부착되어 일반적으로 H3O+ (때로는 느슨하게 H+로 표기됨)로 상징되는 종을 형성한다. 이러한 수화는 본질적으로 [H(OH2)n]+로 간주될 수 있는 양이온을 형성한다.