水合銨根離子和硫酸根離子體系的理論研究.pdf_第1頁(yè)
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1、本文運(yùn)用量子化學(xué)和ABEE/MM浮動(dòng)電荷分子力場(chǎng),構(gòu)建了描述銨離子—水體系相互作用的精密勢(shì)能函數(shù),對(duì)NH4+(H2O)n(n=1~9)簇合物的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性等性質(zhì)進(jìn)行了研究。對(duì)團(tuán)簇的結(jié)合能和電荷布居分析發(fā)現(xiàn),NH4+與第一水合層水分子的相互作用強(qiáng)于水分子之間的相互作用。當(dāng)n≤4時(shí),隨著水分子數(shù)目的增加,NH4+與水分子間盡可能多地形成線型氫鍵,直至水分子在NH4+周?chē)纬赏暾牡谝凰蠈?;?dāng)ni≥5時(shí),簇合物以NH4+為中心,通過(guò)氫鍵網(wǎng)絡(luò)

2、形成的環(huán)狀和籠狀結(jié)構(gòu)為最穩(wěn)定。振動(dòng)頻率分析表明,由于質(zhì)子化離子的加入,使得水分子的O—H伸縮振動(dòng)減弱。進(jìn)一步運(yùn)用構(gòu)建的NH4+—H2O相互作用勢(shì)能函數(shù),對(duì)NH4+水溶液進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)模擬。結(jié)果表明,N—O徑向分布函數(shù)的第一個(gè)最高峰位于0.305 nm處,第一水合層的邊界約在0.365 nm處,第一水合層的水合數(shù)為11.9;角度分布函數(shù)中,θ(ONO)角度分布最高峰位于30°到50°之間時(shí),對(duì)應(yīng)于NH4+的第一層大于8配位結(jié)構(gòu)。ABEEM/

3、MM方法的結(jié)果與量子化學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)及其它理論方法得到的結(jié)果有較好的一致性。
   采用MP2方法,在6—31G(d,p)基組水平上對(duì)水合硫酸根離子團(tuán)簇SO42—(H2O)n(n=1~8)進(jìn)行了幾何構(gòu)型的優(yōu)化發(fā)現(xiàn)SO42—離子的極化作用使水分子的鍵角變化較大,最大達(dá)到13°。隨著水分子數(shù)的增多,S原子與水分子上的O原子的距離變大,氫鍵相互作用越弱;S原子上電荷逐漸增大,而SO4二和水中O原子的電荷逐漸減小,水中H原子上電荷逐漸增大

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