• Facebook
  • LinkedIn
  • KONTAKT
  • ANNONCERING
  • OM KEMIFOKUS
  • PARTNERLOGIN

KemiFOKUS

Fokus på kemi

  • Analytisk kemi
  • Arbejdsmiljø/Indeklima
  • Biokemi
  • Biologi
  • Bioteknologi
  • Branchenyt
  • Energi
  • Fødevarekemi
  • Historisk kemi
  • Kemiteknik
  • Kemometri
  • Klikkemi
  • Klima og miljø
  • Lovgivning og patenter
  • Medicinalkemi
  • Nanoteknologi
  • Organisk kemi
  • Artikler fra Dansk Kemi

AktueltArtikler fra Dansk KemiKemiteknik04. 05. 2026 | Heidi Thode

Supporting chemical thermodynamics

AktueltArtikler fra Dansk KemiKemiteknik04. 05. 2026 | Heidi Thode

Linear tetramolecular cluster of methanol inside an explicit solvent cavity.

The role of infrared spectroscopy

The use of molecular vibrations to probe structure in hydrogen bonding liquids.

Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 1, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder
(læs originalartiklen her)

By Evangelos Drougkas, Georgios M. Kontogeorgis and Xiaodong Liang, Center for Energy Resources Engineering, DTU Kemiteknik, and Henrik G. Kjaergaard, Department of Chemistry, University of Copenhagen

Hydrogen bonding compounds have a strong presence in many industrial and chemical processes. To tackle the challenge that many thermodynamic models face in the description of their properties, novel experimental data of their structure are of great importance to the chemical engineering community. Vibrational spectroscopy is an accessible yet invaluable tool for inferring the microscopic picture of hydrogen bonding, and its pairing with profound theoretical tools can help revolutionize chemical thermodynamics.

Describing the ”network”
A vast range of industrial applications involves hydrogen bonding substances, and the accurate prediction of their physical properties lays the groundwork for the design of advanced and efficient processes. Among them, water has arguably the largest number of applications, but despite its commonness a conclusive model that can capture its unique thermophysical property profiles remains as the “holy grail” of modern applied thermodynamics. Specifically, traditional equations of state fail to account for water’s anomalous properties, such as its maximum density or minimum heat capacity as a function of temperature.
There is consensus among the modeling community that the primary factor for water’s peculiar property profiles is its strong intermolecular interactions with an intense orientational character, commonly referred to as hydrogen bonding [1]. Most advanced models incorporate special terms that involve a key structural parameter: the number of molecules that do not participate in hydrogen bonds as donors, known as the free hydroxyl fractions. A traditional and highly accessible tool for the analysis of hydrogen bonding at the molecular level is infrared spectroscopy, a common technique that studies the transitions between molecular vibrational states. Hydrogen bonding induces changes in the vibrational patterns of hydroxyl groups, generating complex spectra that encode orientational information using vibrations as a proxy.

From spectra to free hydroxyl fractions
The analysis of temperature-varied vibrational spectra for the estimation of the degree of hydrogen bonding has been the subject of multiple works over the past 80 years. Among them, one empirical approach has survived the test of time, having been greatly utilized by the thermodynamics community. The works of Werner Luck have provided free hydroxyl fraction data for a wide temperature range for methanol, ethanol and water [2]. While these important data have found use in the calibration of the association terms of equations of state, they have surprisingly not been replicated or consolidated in later studies.
Contemporary computational means enable the investigation of the free hydroxyl group fraction problem, challenging the previous attempts. Taking methanol as a base case, quantum mechanical techniques are used for the geometry optimization of several methanol clusters. The vibrational properties of the hydroxyl stretching modes are determined with the local vibrational mode methodology [3], a highly customizable approach that relies on first principles and allows for the efficient calculation of spectroscopic peak positions and intensities.
A consideration commonly encountered during the application of quantum calculations is their default conduction at “vacuum” conditions. For increased tangibility to the liquid phase, this issue is amended with the application of solvation models, with the latest trends favoring the use of several “layers” of explicit molecules that are analyzed with lower levels of theory, such as semiempirical methods or molecular dynamics. An example of a chain-like cluster surrounded by explicit solvent molecules is shown in figure 1. Hence, balancing robustness and complexity is the key for efficient calculations on large systems with meaningful relevance to condensed states.
To simplify the complex near-infrared spectrum of methanol, measurements are conducted on its deuterated variants. The statistical analysis of the measured bands allows for the isolation of the free hydroxyl stretching band and the observation of its intensity change with respect to temperature. Combined with the theoretical intensity predictions, quantitation can be achieved. The basic principle behind this is illustrated in figure 2.
The new results (shown in figure 3) reveal a large disagreement with older empirical techniques [4].
The free hydroxyl fractions are found to be an order of magnitude lower than previously believed. This indicates that the overwhelming majority of hydrogen bond sites are actively participating in intermolecular interactions. This behavior persists even for temperatures approaching the normal boiling point of methanol, hinting at the strength of the hydrogen bond network that dominates the condensed phases of methanol.
While these initial results defy the picture painted by the milestone studies of the previous century, further investigation is conducted at the moment to ascertain the conclusions about the structural intricacies of liquid methanol.
Ongoing studies on solvation modeling and the inclusion of important intermolecular vibrational modes are bound to offer credibility on the implementation of the elaborate local mode methodology. Furthermore, collection of data on more regions of methanol’s spectrum is imminent, as well as the study of more relative compounds such as other light alcohols, paving the way for the rejuvenation of the hydrogen bond thermodynamic modeling framework and closing the distance towards a resolution of bulk water/aqueous electrolyte systems.

Acknowledgements
The authors would like to thank the European Research Council (ERC) for funding this work under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program (Grant Agreement No. 832460), ERC Advanced Grant project “New Paradigm in Electrolyte Thermodynamics”. Co-funded by the European Union (ERC, REMOTE, 101171135). Views and opinions expressed are, however, those of the author(s) only and do not necessarily reflect those of the European Union or the European Research Council Executive Agency. Neither the European Union nor the granting authority can be held responsible for them.

E-mail:
Evangelos Drougkas: evadr@kt.dtu.dk
Georgios M. Kontogeorgis: gk@kt.dtu.dk
Xiaodong Liang: xlia@kt.dtu.dk

References
1. E. Arunan et al., “Definition of the hydrogen bond (IUPAC Recommendations 2011),” Pure and Applied Chemistry, vol. 83, no. 8, pp. 1637-1641, Jul. 2011, doi: 10.1351/PAC-REC-10-01-02.
2. W.A.P. Luck, “A Model of Hydrogen-Bonded Liquids,” Angewandte Chemie International Edition in English, vol. 19, no. 1, pp. 28-41, 1980, doi: 10.1002/ANIE.198000281.
3. E. Vogt, A.S. Hansen, and H.G. Kjaergaard, “Local Modes of Vibration: The Effect of Low-Frequency Vibrations,” in Molecular Spectroscopy, vol. 2, Y. Ozaki, M.J. Wójcik, and J. Popp, Eds., Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2019, ch. 14, pp. 389-424. doi: 10.1002/9783527814596.ch14.
4. E. Drougkas et al., “Application of the Local Vibrational Mode Framework for the Spectroscopic Estimation of Free Hydroxyl Group Fractions in Pure Liquid Methanol-d3,” J Phys Chem B, pp. 129-10824, Oct. 2025, doi: 10.1021/ACS.JPCB.5C03059.

BOKS:
Deuteration
The substitution of methanol’s methyl hydrogen atoms with deuterium leads to a shift to the peaks related to methyl-related vibrational transitions, simplifying the statistical treatment of the spectra specifically for the treatment of the hydroxyl bands.

Skrevet i: Aktuelt, Artikler fra Dansk Kemi, Kemiteknik

Seneste nyt fra redaktionen

Grundstoffer med kant

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

Thomas Just Sørensen: Universets byggeklodser. 283 sider. Boganmeldelsen er bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Anmeldt af Søren Kiil, professor, DTU Kemiteknik Det periodiske system er kemiens

Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 10. 2026

Ny viden og avanceret testning skal sikre mere holdbare og bæredygtige beskyttelsessystemer til fremtidens infrastruktur. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Ziyou Li, Joshua

Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

Artikler fra Dansk KemiFødevarekemi07. 10. 2026

Tekstureret vegetabilsk protein bruges til at fremstille plantebaserede kødanaloger. pH og ionstyrke påvirker proteiners konformation og interaktion med vandmolekyler, så vi satte os for at undersøge, hvordan pH og ionstyrke påvirker rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein. Artiklen har

Hvad skal kalken bruges til?

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Fra en brønd på en jysk mark til borekerner i kælderen under Aarhus Universitet: 55 millioner år gammel vulkansk aske kan måske hjælpe med at gøre CO₂ til sten. Samtidig forsøger dansk industri at vende kalkens gamle kulstofkredsløb på hovedet. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og

Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

Artikler fra Dansk KemiOrganisk kemi07. 10. 2026

Ved at udnytte at reaktionen mellem formaldehyd og d-Biotin (et vitamin, og et naturligt forekommende N,N'-dialkylurinstof) er reversibel, kan oligomeriseringsreaktionen guides ved at tilsætte en templat. I dette bidrag forklarer jeg, hvordan dette er blevet udnyttet til at syntetisere makrocykler,

“I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

Artikler fra Dansk KemiBranchenyt07. 10. 2026

I dybden med kemi af Lone Brun Jakobsen og Klædt på til skriftlig kemi af Lone Brun Jakobsen m.fl. Begge udgivelser på Nucleus Forlag ApS, 2026, 1. udgave, 1. oplag. Boganmeldelsen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder (læs

Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

Analytisk kemiArtikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Hvordan kan nogle af jordskorpens mest almindelige metaller omdanne lys til kemisk energi, og hvilke udfordringer skal løses, før de kan erstatte ruthenium og iridium i fremtidens lysdrevne teknologier? Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer

Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

Artikler fra Dansk Kemi07. 10. 2026

Kvantekemi gav os evnen til at forstå kemiske processer på atomart niveau. AI gør det nu muligt at anvende denne forståelse på realistiske og komplekse systemer. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs

Fra elastik til batteri

Artikler fra Dansk KemiKemiteknik07. 10. 2026

Princippet bag en almindelig elastik kan måske hjælpe med at løse en af den grønne omstillings største udfordringer: Lagring af energi. Artiklen har været bragt i Dansk Kemi nr. 5, 2026 og kan læses uden illustrationer, strukturer eller ligninger herunder(læs originalartiklen her) Af Agnete

Ny erfaren institutdirektør på DTU Kemi

BranchenytTop06. 10. 2026

Professor Søren Kegnæs vil sætte fokus på blandt andet digitalisering, innovation og trivsel i sin nye rolle som institutdirektør på DTU Kemi. DTU har udpeget professor og nuværende viceinstitutdirektør Søren Kegnæs til ny institutdirektør på DTU Kemi med tiltrædelse 1. november 2026.Søren

Tilmeld Nyhedsbrev

Tilmeld dig til dit online branchemagasin/avis





Få fuld adgang til indlægning af egne pressemeddelelser...
Læs mere her

/Nyheder

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Mikrolab – Frisenette overtager aktiviteterne i MD Scientific

  • DENIOS ApS

    Vil du opvarme dine materialer effektivt?

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Reduktion af energiomkostninger og forlængelse af vakuumpumpens levetid i fødevarepakning

  • Holm & Halby

    VidensDag’26 hos Holm & Halby

  • Mikrolab – Frisenette A/S

    Tilbud på GreenTips pipettespidser fra nerbe plus

  • Busch Vakuumteknik A/S

    Forudkonfigurerede R&D-pakker fra Pfeiffer Vacuum+Fab Solutions til forenklet opsætning af undersøgelser

  • DENIOS ApS

    Hvilke risici skal du være opmærksom på ved tekniske gasser?

  • Busch Vakuumteknik A/S

    De 10 mest almindelige fejl ved brug af turbomolekylære vakuumpumper, og hvordan man undgår dem.

  • Holm & Halby

    Haier Biomedical går ind på markedet for rysteinkubatorer

  • Holm & Halby

    Ny generation af -86 °C frysere halverer næsten energiforbruget

Vis alle nyheder fra vores FOKUSpartnere ›

Seneste Nyheder

  • Grundstoffer med kant

    07.10.2026

  • Evaluering af rustbeskyttende maling under barske maritime forhold

    07.10.2026

  • Hvordan får vi saftige plantebøffer? Rehydrering af tekstureret vegetabilsk protein

    07.10.2026

  • Hvad skal kalken bruges til?

    07.10.2026

  • Biotin[6]uril – en makrocyklisk forbindelse, der vekselvirker med anioner

    07.10.2026

  • “I dybden med kemi” og “Klædt på til skriftlig kemi”

    07.10.2026

  • Fra sjældne ædelmetaller til jern og mangan: Jagten på bæredygtige fotoaktive materialer

    07.10.2026

  • Fra kvantekemi til AI: Nye værktøjer til overfladekemi

    07.10.2026

  • Fra elastik til batteri

    07.10.2026

  • Ny erfaren institutdirektør på DTU Kemi

    06.10.2026

  • 30 års overvågning viser, at antibiotikaresistens kan presses tilbage

    05.10.2026

  • Spiseolier – de onde, de gode og den virkelig gode

    29.09.2026

  • Gekkoen kan hele sit hjerte uden arvæv

    29.09.2026

  • Hydrogensulfid og biokul

    22.09.2026

  • Fremtidens cement er levende

    22.09.2026

Alle nyheder ›

Læs Dansk Kemi online

Annoncering i Dansk Kemi

KONTAKT

TechMedia ApS
Gammel Strandvej 20, 1th
DK - 2990 Nivå
www.techmedia.dk
Telefon: +45 43 24 26 28
E-mail: info@techmedia.dk

Privatlivspolitik
Cookiepolitik
Administrer samtykke
For at give dig de bedste oplevelser bruger vi teknologier som cookies til at gemme og/eller få adgang til enhedsoplysninger. Hvis du giver dit samtykke til disse teknologier, kan vi behandle data som f.eks. browsingadfærd eller unikke ID'er på dette websted. Hvis du ikke giver dit samtykke eller trækker dit samtykke tilbage, kan det have en negativ indvirkning på visse funktioner og egenskaber.
Funktionsdygtig Altid aktiv
Den tekniske lagring eller adgang er strengt nødvendig med det legitime formål at muliggøre brugen af en specifik tjeneste, som abonnenten eller brugeren udtrykkeligt har anmodet om, eller udelukkende med det formål at overføre en kommunikation via et elektronisk kommunikationsnet.
Præferencer
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for det legitime formål at lagre præferencer, som abonnenten eller brugeren ikke har anmodet om.
Statistikker
Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til statistiske formål. Den tekniske lagring eller adgang, der udelukkende anvendes til anonyme statistiske formål. Uden en stævning, frivillig overholdelse fra din internetudbyders side eller yderligere optegnelser fra en tredjepart kan oplysninger, der er gemt eller hentet til dette formål alene, normalt ikke bruges til at identificere dig.
Marketing
Den tekniske lagring eller adgang er nødvendig for at oprette brugerprofiler med henblik på at sende reklamer eller for at spore brugeren på et websted eller på tværs af flere websteder med henblik på lignende markedsføringsformål.
  • Vælg muligheder
  • Administrer tjenester
  • Administrer {vendor_count} leverandører
  • Læs mere om disse formål
Vælg fra liste
  • {title}
  • {title}
  • {title}