Динамика ионов и структура растворов электролитов в N, N-диметилформамиде при различных температурах

• Автор: Сахаров, Дмитрий Викторович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Содержание.

I. Введение.

II. Литературный обзор.

И. 1. Растворы электролитов в неводных растворителях.

II. 1.1 Сольватационные процессы в растворах электролитов

II. 1.2 Структурные и динамические особенности растворов

электролитов в амидах.

.2. Электропроводность растворов электролитов.

.2.1 Теоретическое описание электропроводности растворов

электролитов

Н.2.2 Электропроводность растворов электролитов в неводных

растворителях.
И.2.3 Экспериментальное исследование электропроводности растворов электролитов в ДМФА
Н.З. Молекулярнодинамическое моделирование жидких систем
.3.1 Некоторые теоретические положения МД метода
И.3.2 Результаты МД моделирования электролитных растворов в амидах.
II.4. Свойства КЫдиметилформамида
III. Экспериментальная часть
III. 1. Методика проведения кондуктометрического эксперимента.
1.1.1 Классификация исходных веществ и их очистка
III. 1.2 Установка для измерения электропроводности.
III. 1.3 Определение константы кондуктометрической ячейки.
III. 1.4 Приготовление исследуемых растворов и расчет их
молярной электропроводности.
III. 1.5 Математическая обработка данных по
электропроводности
III. 1.6 Оценка погрешности экспериментальных и расчетных
величин.
III.2. Метод молекулярной динамики
1.2.1 Методика компьютерных расчетов.
1.2.2 Выбор потенциальной функции
1.2.3 Оценка корректности результатов
IV. Обсуждение результатов.
IV.1. Электропроводность растворов электролитов в ДМФА.
IV.2. Структура ,диметил формам ида и его растворов электролитов на
основе МД моделирования.
IV.3. Динамические особенности растворов электролитов в ,
диметилформамиде.
V. Основные итоги и выводы.
VI. Литература
VII. Приложение
Введение.
Актуальность


Несмотря на все недостатки и допущения такой подход дает возможность рассчитывать свойства электролитных систем на основе молекулярных параметров компонентов смеси. МД моделирование , и МонтеКарло МК метод . Использование метода i iii обусловлено его широкими возможностями для решения разнообразных химических проблем от получения полной информации для одной частицы атома или молекулы до изучения механизмов реакций и исследования эффектов среды. Применение современных расширенных базисных наборов типа 6 6 и т. Наиболее распространенными в настоящее время квантовохимическими подходами к изучению эффектов среды являются метод супермолекулы и методы, основанные на континуальном приближении метод сольватонов, самосогласованного реактивного поля, поляризуемого континуума и т. Также используются различные комбинации континуального и супермолекулярного подходов, когда ближайшее окружение рассчитывают в приближении супермолекулы, а всю оставшуюся часть раствора считают бесструктурным диэлектриком и взаимодействие с ней вычисляют с помощью теорий Борна, Онзагера или Кирквуда. В методе супермолекулы в расчетный базис включаются как молекула растворенного вещества, так и окружающие ее молекулы растворителя, т. Главными достоинствами такого подхода являются а возможность учета практически всех типов взаимодействия между молекулами в растворе и, в первую очередь, специфических б расчет межмолекулярного переноса заряда. Поэтому обычно проводят расчеты кластеров, включающих несколько молекул растворителя как правило, 13, которые предварительно располагают в областях максимального взаимодействия с молекулой растворенного вещества в так называемых сольватационных областях. Учет даже нескольких молекул позволяет качественно верно оценить изменения геометрии молекул в растворе, колебательных частот, распределения зарядов и установить причину принципиальных отличий между газовой фазой и раствором. При применении методов iii всегда приходиться искать компромисс между точностью расчетов и стоимостью затраченных ресурсов. Это обуславливает использование полуэмпирических методов расчета, в которых определенная часть интегралов заменяется экспериментальными эмпирическими параметрами например, потенциалом ионизации атомов или расчет ведется с использованием различных приближенных выражений . Все полуэмпирические методы при расчете электронной энергии учитывают только валентные электроны. В итоге это приводит к увеличению скорости расчетов и количества обсчитываемых молекул вплоть до первой сольватной оболочки при сохранении удовлетворительной степени точности. Для исследования большего числа молекул в жидких фазах при расчетах на вычислительных машинах широко используются статистические методы моделирования МК и МД. В основе обоих методов лежит парный потенциал межмолекулярного взаимодействия, адекватный выбор которого и определяет конечный результат численного эксперимента. К настоящему времени водные растворы достаточно широко изучены различными методами. Значительно менее изученными являются неводные растворы электролитов. Это связано, прежде всего, с тем, что число неводных растворителей практически неограниченно. Для неводных электролитных систем вследствие особенностей межчастичных взаимодействий велика роль процессов ассоциации, специфической сольватации, комплексообразования. Структуру раствора описывают исходя из различных концепций. В основе одной из концепций лежат модельные представления о строении сольватированной частицы иона в растворе. Так, различают ближнюю и дальнюю сольватацию, т. Характеристика структуры растворов на основе представлений о координации ионом молекул растворителя включает знание координационных чисел ионов, пространственной конфигурации образующихся сольватов и расстояний между ионом и ближайшими молекулами растворителя, природы связи и сил, действующих в этих структурных образованиях 3. Описание динамических свойств растворов электролитов связано с представлениями о кинетической устойчивости ассоциата ионмолекулы растворителя. О кинетической устойчивости можно судить по скоростям обмена молекул растворителя и времени связывания их с ионами.