Свойства нейтральных и ионизованных систем Nan(H2O)m в различных электронных состояниях

• Автор: Воронцов, Александр Вячеславович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

Оглавление
Введение

I Литературный обзор

1. Процессы с участием ионов и атомов натрия в ансамблях молекул воды о

1.1. Взаимодействие атомов натрия с кластерами воды

1.2. Трансмембранный перенос ионов натрия .

2. Свойства электронных состояний систем МапНт.

2.1. Системы НаНт и ХТаНт .

2.1.1. Возбужденные состояния систем КаНт . . .

2.1.2. Потенциалы ионизации систем Нт

2.2. Системы состава 1а2Нт

2.3. Системы состава ИазНт .
3. Аквакомплексы других щелочных металлов.
3.1. Аквакомплексы лития.
3.2. Аквакомплексы калия.
II Результаты и обсуждение
1. Методика расчетов.
2. Особенности электронного и ядерного строения кластерных систем натрийвода
Оглавление
2.1. Системы Ка4Нт.
2.2. Системы КаНт, возникающие при захвате электрона катионами ЫаНт
2.3. Системы 17апПт, формирующиеся при сближении атомов натрия с кластерами воды.
2.3.1. Системы НгОт .
2.3.2. Системы 2Нт.
2.3.3. Системы зНш.
3. Энергии электронного возбуждения и ионизации кластерных
систем натрийвода
3.1. Энергия электронного возбуждения
32. Энергия ионизации натрия в кластерах воды
4. Реакция атомов натрия с кластерами воды
5. Состояние натрия в модельном водном канале.
Выводы
Список литературы


Авторы высказали предположение, что дополнительный третий атом натрия выступает в роли катализатора и способствует поляризации димера натрия, в частности, образованию аниона натрия Ма, а следовательно, гидрида натрия в качестве промежуточного вещества. Параллельно с экспериментальным изучением систем, состоящих из атомов щелочного металла и молекул воды, велись и квантовохимические исследования, которые оказывались порой единственным источником информации о тех или иных процессах или свойствах изза сложности исследуемых систем и неоднозначности трактовки экспериментальных данных. Так, на основании молекулярной динамики КараПарринелло , был предложен подробный механизм реакции, формально хорошо согласующийся с экспериментом. Была обоснована идея о том, что для протекания реакции необходимо, как минимум, три атома натрия и шесть молекул воды. В системе КаНб неспаренный Збэлектрон атома натрия локализован на поверхности кластера, в области двухтрех молекул воды. Взаимодействие димера натрия с этим электроном приводит к поляризации димера и образованию пары КаКа. Анион натрия Ка, выступая в качестве основания Льюиса, оттягивает протон соседней молекулы воды, формируя КаН. По мнения авторов, это и есть лимитирующая стадия процесса и барьер этой стадии, согласно расчетам, равен 0,6 эВ. Далее процесс образования гидроксида натрия и молекулярного водорода идет спонтанно. Интересной и разумной представляется идея о важной роли неспаренного электрона и поляризации димера натрия, однако, вызывает сомнение способ реализации первой стадии процесса авторами расчетов на стадии образования гидрида натрия динамические расчеты проводились при искусственном уменьшении координационного числа кислорода молекулы воды, что отвечало дополнительной силе, действующей на один из протонов молекулы в сторону натрия. Безусловно, ключевыми в данном процессе являются продукты, образующиеся на первом этапе процесса захвата кластерами воды атомов натрия, поскольку именно их структура, свойства и энергетические особенности во многом определяют дальнейшие превращения. При этом, попрежнему, не ясно, один, два или все три атома натрия вовлечены в первую стадию реакции отрыв протона от молекулы воды. Не понятен и механизм дальнейшей перестройки кластера, при котором может сформироваться молекула водорода. Авторы теоретической работы неявно допустили, что димер натрия встроен в кластер воды, но реально ли это в условиях эксперимента неясно. Трансмембраниые каналы широко известные биологические структуры, регулирующие такие важные физиологические процессы как сердцебиение, секреция гормонов и нейротрансмиттсров, сокращение мышц и т. По своему строению каналы представляют собой интегральные мембранные белки, встроенные в липидный бислой мембраны таким образом, что формируется центральная полость, сквозь которую могут мигрировать ионы определенного металла или металлов . Существуют натриевые, калиевые, кальциевые каналы, каждый из кото рых является селективным вероятность перемещения своих ионов примерно на порядок превосходит вероятность перемещения других ионов. В значительной степени это связано с геометрическими размерами диаметром каналов. В целом же принципиальные элементы каналов наличие фильтра, полости, ворот см. Поскольку наиболее изучены калиевые каналы, мы рассмотрим особенности строения и функциоршрования трансмембранных каналов на их примере. Калиевый канал КсэА, выделенный из бактерии ЗЬгерЬотусез 1Ы1ап. Рисунок 1. А, и ворота диаметром 6 А рис. Согласно распространенной гипотезе, ион теряет свою сольватную оболочку перед входом в селективный фильтр, и затем проходит сквозь канал, взаимодействуя с молекулами воды иили функциональными группами аминокислотных последовательностей цепей. Было показано, что селективность фильтра обусловлена специфической конформацией входной части фильтра, геометрию которой определяет аминокислотная последовательность ТреонинВалинГлицинТирозинГлицин . Четыре таких фрагмента по одному от каждой полипептидной цепи и формируют фильтр, структура которого условно может быть описана как последовательность областей, в каждой из которых ион окружен восемью кислородами функциональных групп цепей рис.