Молекулярные наноструктуры жидких и адсорбированных в микропорах активных углей спиртов и диолов по данным молекулярно-динамических расчетов

• Автор: Кучеров, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Содержание
1 Введение

2 Обзор литературы

2.1 Описание строения жидкостей

2.1.1 Метод ассоциатов и комплексов

2.1.2 Жидкостная флуктуация

2.1.3 Функции распределения частиц.

2.2 Экспериментальные способы определения молекулярных наноструктур в

диолах и спиртах

2.2.1 Определение структур в жидкой фазе.

2.2.2 Изучение структур в твердой фазе.

2.2.3 Энергетические характеристики водородной связи.
2.2.4 Адсорбенты.
2.3 Компьютерное моделирование
2.3.1 Метод молекулярной динамики
2.3.2 Метод МонтеКарло
2.3.3 Другие методы моделирования
2.4 1 отенциаль, применяемые в молекулярной динамике
2.5 Физические характеристики веществ, вычисляемые методами
молекулярной динамики.
2.6 Моделирование ассоциированных жидкостей
2.6.1 Моделирование адсорбированных флюидов
2.6.2 Моделирование в полях
2.7 Элементы теории графов.
2.8 Выводы из обзора литературы.
3 Экспериментальная часть
3.1 Молекулярнодинамическое моделирование спиртов и диолов в ячейке
жидкости и модельных порах.
3.2 Прорамма для топологического анализа полученных молекулярных
наноструктур
4 Обсуждение результатов.
4Л Выбор критерия водородного связывания.
4.2 Расчет концентрации ассоциатов из п молекул.
4.2Л Воспроизводимость результатов.
4.2.2 Молекулярные наноструктуры жидких спиртов
4.2.3 Молекулярные наноструктуры адсорбированных спиртов.
4.2.4 Топология мсжмолекулярных наноструктур жидких и адсорбированных
спиртов
4.2.5 Молекулярные наноструктуры жидких диодов.
4.2.6 Молекулярные наноструктуры адсорбированных диолов
5 Выводы из работы.
6 Список литературы
7 Приложения
Приложение 1. Графики функций радиальною распределения для
мсжмолекулярных взаимодействий
Приложение 2. Графики функций радиального распределения для
внутримолекулярных взаимодействий
Приложение 3. Внутримолекулярные водородные связи в ассоциатах диолов .
1 Введение
Актуальность


По результатам данной работы опубликованы 1 статья в научном журнале из перечня ВАК и тезисов докладов па российских и международных конференциях и симпозиумах. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания моделируемых систем и метода идентификации ассоциатов, изложения результатов и их обсуждения, выводов, списка цитируемой литературы 7 источников и приложения. Жидкое состояние является наименее изученным агрегатным состоянием вещества. Жидкое состояние вещества является промежуточным между твердым и газообразным. Область существования жидкости ограничена со стороны низких температур переходом в твердое состояние, а со стороны высоких переходом в газообразное состояние. Жидкости сочетают некоторые свойства как твердых тел, так и газов 1. Результаты рентгеновского анализа жидкостей можно объяснить, представив их структуру либо как скопление множества ультрамикроскопических значительно деформированных агрегатов, либо в виде непрерывной структурной сетки, в которой элементы структурного порядка ограничены ближайшими соседями. Первое предположение означает, что огромное число мельчайших кристаллических островков названных сиботоксическими группами разделены областями беспорядочного расположения частиц. Эти группы не имеют резких границ, плавно переходя в области неупорядоченного расположения частиц они перемещаются, непрерывно утрачивая одни частицы и пополняясь другими. Таким образом, представление о жидкости формируется на основании результатов синтеза представлений о газах и кристаллах. Второе предположение сводится к представлению о квазикристаллической структуре жидкости каждая молекула окружена соседними, которые располагаются вокруг нее почти так же, как и в кристалле того же вещества. Однако отступление от правильного расположения по мерс удаления от данной молекулы систематически возрастает. То есть, считается, что в жидкости существует ближний порядок, а при температурах, близких к температуре плавления, жидкость представляет собой искаженный кристалл. Наличие в жидкости пространственного упорядочения молекул подтверждается многими факторами, в частности экспериментами по рассеянию света, рентгеноструктурным анализом, нейтроно и электронографией 2 с. Однако указанные модели являются достаточно обобщенными, и не включают в себя инструменты количественного описания строения жидкостей, поэтому следующие шаги к определению структуры жидкости потребовали разработки более детальных теорий строения. Существует три способа приближенного описания строения жидкостей. Один из них опирается на представление об ассоциатах и комплексах, другой использует понятия о флуктуациях плотности, третий связан с понятием о функциях распределения частиц. Способы эти взаимосвязаны и дополняют друг друга 3. В жидкой фазе встречаются однотипные малые фрагменты, содержащие небольшое число атомных ядер, взаимное расположение которых более или менее фиксировано. Упорядоченные образования, возникающие в результате химического взаимодействия между частицами, называют ассоциатами состоят из одинаковых частиц и комплексами состоят из разнородных частиц. Для характеристики комплексов и ассоциатов необходимо знать их состав, структуру, а также энергии связей между частицами, образующими этот ассоциат. Когда состав и структура ассоциатов установлены, требуется найти их концентрации. Если концентрации всех комплексов, ассоциатов и мономерных частиц в жидкой фазе известны, то в рамках понятий об ассоциатах и комплексах состав жидкой фазы известен 3. Однако полное описание всех видов и форм ассоциатов, которые могут быть в какойлибо жидкой фазе, не может быть достигнуто ни одним из современных методов исследования или их сочетанием. Здесь можно отмстить, что если исследователь имеет дело с достаточно стабильным ассоциатом в низкой концентрации, заметно возрастает эффективность ИКспсктроскопии, калориметрии, криоскопии и других методов 3. Говоря об ассоциатах органических молекул, нужно учитывать, что в растворах существуют водородные связи, такие как СН. ОН. О 3.