Оценка межмолекулярных взаимодействий в жидкостях различной полярности на основе детерминированных уравнений состояния

• Автор: Колушев, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Влияние межмолекулярных ассоциативных взаимодействий на физико-химические свойства жидких систем
1.2 Обоснование выбора степени ассоциации молекул и размера ассоциата как структурных свойств жидких систем
1.3 Основные виды межмолекулярных взаимодействий
1.4 Применение модельных потенциалов парных взаимодействий
1.5 Методы определения параметров модельных потенциалов
из данных эксперимента
1.6 Компьютерные методы моделирования и расчета параметров свойств веществ на основе учета межмолекулярных взаимодействий
1.7 Связь межмолекулярных взаимодействий с физикохимическими свойствами жидких систем
Заключение по литературному обзору
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Объекты исследования
2.1.1 Классификация жидких систем и выбор объектов исследования
2.1.1.1 Неполярные жидкости
2.1.1.2 Полярные жидкости
2.1.1.3 Двойные жидкие системы
2.1.1.4 МКС на основе масел
2.2 Методы исследования

2.2.1 Метод математического моделирования
2.2.1.1 Выбор свойств и УРС жидкости для ДМР
2.2.1.2 Уравнения состояния, входящие в ДМР параметров структурных и энергетических свойств жидкости
2.2.2 Экспериментальные методы
2.2.2.1 Денситометрия
2.2.2.2 Тензометрия
2.2.2.3 Эбуллиоскопия
2.2.3 Физико-химический анализ
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1 Индивидуальность степенных констант в объединённом уравнении связи ИСК
3.2 Физический смысл индивидуальных степенных констант
и фактора ассоциации в модифицированных уравнениях
3.3 Сравнительный анализ рассчитанных констант, параметров свойств и размеров ассоциатов различных жидких систем
3.4 Расчет мольно-объемных эффектов смешения в различных бинарных системах
3.5 Энергетические методы физико-химического анализа
3.5.1 Термодинамический расчет энтальпии смешения для изобарного процесса и ФХА в бинарных системах
3.6 Термодинамический расчет суммарной потенциальной мольной энергии ММВ в жидкости
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ ИСК, расчетные параметры структурных и энергетических свойств ассоциатов различных жидкостей

СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ММВ - межмолекулярные взаимодействия;
МАВ - межассоциативные взаимодействия;
МКС - многокомпонентная система;
ММП - межмолекулярный потенциал взаимодействия;
ПМР - парамагнитный резонанс;
РСА - рентгеноструктурный анализ;
С А - спектральный анализ;
ФХА - физико-химический анализ;
УРС - уравнения состояния системы;
ЯМР - ядерный магнитный резонанс;
ИСК - индивидуальная структурная характеристическая степенная термодинамическая константа вещества;
ДМР - детерминированная математическая модель расчета параметров различных свойств жидкой фазы вещества;
УВ - универсальные взаимодействия;
СВ - специфические взаимодействия;
ММ - метод молекулярной механики;
МД - метод молекулярной динамики;
МК - метод Монте-Карло;
RISM - метод интегральных уравнений статистической теории жидкости;
SCF - метод самосогласованного поля;
B3LYP - трехпараметрический функционал Becke;
МР2 - теория возмущений 2-го порядка Moeller-Plesset;
SAPT - теория симметричных адаптивных преобразований;
RHF - расширенная теория Хартри - Фока; d - относительная плотность жидкости при температуре t°C; d] ,d2- значения плотности при температуре t,°C и t2°C, г/см3; d, - значение плотности жидкости при температуре t°C;

ных, однако, показал, что окрестность ван-дер-ваальсова минимума очень чувствительна к ошибкам экспериментальных измерений, а построение эффективных потенциалов ММВ в жидких фазах позволило получить основную информацию по многочастичным силам и проявлению неаддитивности взаимодействий [63, 65]. Многочастичные силы приводят к образованию ассоци-атов в жидкости, размер которых можно рассматривать при калибровке параметров эмпирических потенциалов по свойствам жидкой фазы. Задача определения эффективных парных потенциалов для конденсированных систем успешно решается с помощью методов численного моделирования Монте-Карло (МК) и молекулярной динамики (МД) [66-68]. Работы в этой области привели к созданию силовых полей и построению аналитических выражений для описания конфигурационной энергии систем определенного класса, где структуры системы и ММВ используют атомистические и грубозернистые (coarse grain) модельные представления. Построение потенциалов ММВ и калибровка их параметров часто сочетаются с квантово-химическими расчетами. В основе подхода лежит построение потенциальной поверхности взаимодействия двух и более молекул с помощью ab initio расчетов с последующей аппроксимацией поверхности аналитическими функциями потенциалов взаимодействия. Методы квантовой химии применяются в определении структурных, электронных и термодинамических характеристик молекулярных комплексов [11, 63].
Разработанная ДМР использует детерминированный математический метод решения полученных нами уравнений силового поля, включающих параметры равновесных физико-химических свойств жидкой фазы вещества.
1.6 Компьютерные методы моделирования и расчета параметров свойств веществ на основе учета межмолекулярных взаимодействий
Мощным средством изучения систем различной химической природы является компьютерное моделирование методами МД и МК. Метод МД опирается на решение уравнений механики и позволяет проследить динамику молекулярных движений, достижение системой равновесного состояния,