水的團簇結(jié)構(gòu)研究_王芳

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1、全國第十四屆紅外加熱暨紅外醫(yī)學(xué)發(fā)展研討會論文及論文摘要集水的團簇結(jié)構(gòu)研究,,,,,王芳李青山韓毅王欣關(guān)龍龍邢廣忠,(燕山大學(xué)亞穩(wěn)材料制備技術(shù)與科學(xué)國家重點實驗室河北秦皇島066004),,:一般方法摘要從水團簇的基本研究數(shù)理模型出發(fā)介紹了研究水團簇結(jié)構(gòu)的思路與對部分水,團簇結(jié)構(gòu)和團簇增長方式進行了比較詳細的介紹并提出了在世界長壽村飲用水中的應(yīng)用和未來發(fā)展方向。ResearChofstruCtuersof、VaterClusters,一,,,,認叭NGFangLlQingshanHANiY場人NGXinGUANLonglongXNIGuanghzong聲aoer口enceaneno

2、,,ua月o,a(S招etK勻Lbarotyrof幾ertasatble幾億忿幣15cSideThl奧妙aYnshannUii印口動hgda066004hCin)vesr:e,aseAbstraetAbirefinotrdueitonofhterseacrhhteoiresofhtesturctLireofw毗relusetsrbdontheassoesoateust.oesteresoeusreoileees.ebimdlfwerlersSmur加fwaterltersweintrddindatilThdveeloPmentetrndofhtiserseacrhwasPutfo

3、wrardto.0引言`,2。。、水團簇是指一組由氫鍵連接的水分子【〕以擔(dān)0)表示團簇結(jié)構(gòu)是水的熱力學(xué)性質(zhì)異常(粘度表面張力、熔點、沸點、以及熱容等值都很高)的主要原因。研究水團簇結(jié)構(gòu)對理解云和冰的形成、溶液化。學(xué)以及許多生物化學(xué)過程有極重要的意義z[]1水團簇的研究方法:。對液態(tài)水的分子結(jié)構(gòu)描述有兩種理論連續(xù)統(tǒng)一模型和混合物模型z[]連續(xù)統(tǒng)一模型認為水是一個整,,,一’2一95體水中所有水分子都是由氫鍵隨機連接在一起的形成氫鍵網(wǎng)格結(jié)構(gòu)氫鍵在10一10時間尺度內(nèi)不斷地斷裂和重新締合3[]。此模型并不能解釋水的熱力學(xué)性質(zhì)異常情況(如密度最大值、可壓縮性最小值)。,而混合物模型4IJ

4、認為水是由多個可以區(qū)分開的組分組成的(即不同組分的水團簇)此模型更好地解釋。,,了水的熱力學(xué)性質(zhì)異常18Rontgen提出了現(xiàn)代的水的混合物模型“92年將水描述為冰在由更為簡單”。Suthedand又提出了3組分,2、2:2:的水分子組成的液體中的飽和溶液之后模型將H0(H0)和(H0)命名、,為單水(hyid舊l)二聚水(idhydorl)和三聚水(itrhydorl)之后混合模型漸漸向大型的不一定穩(wěn)定存在的,。1。二280的水巴克球(認厄te卜Bball)水團簇(n>0)方向發(fā)展甚至有報道ucky存在ee。1%2年Nmehty和Shca第一次嘗試將統(tǒng)計力學(xué)應(yīng)用于混合物模型他們

5、假定水中存在著一定分agr,。,,n布的氫鍵連接的水團簇結(jié)果顯示只存在單體水或者>60的水團簇1974年Lentz等改進了這一模型,,,。,在0℃下水團簇平均尺寸約為11結(jié)果顯示隨著溫度的升高水團簇尺寸逐漸變小基于這一模型在,。0一100℃范圍內(nèi)五聚水和六聚水是存在最多的形式,?；诹孔恿W(xué)和統(tǒng)計力學(xué)的發(fā)展從頭算法和分子動力模擬方法5[間開始在水團簇結(jié)構(gòu)中得到了1971,。,r年Rhaman和stilinge首次進行了216個水分子的計算機模擬實驗現(xiàn)在計算機模擬己經(jīng)是理論研究285全國第十四屆紅外加熱暨紅外醫(yī)學(xué)發(fā)展研討會論文及論文摘要集水團簇結(jié)構(gòu)的重要工具。,n從頭算法(被)應(yīng)用

6、于計算水團簇結(jié)構(gòu)n的na全t局ioi最低能大部分研究在=2~10時得到了穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。但是。>10水團簇的異構(gòu)體數(shù)量很多l(xiāng)7[,研究者們提出了很多種結(jié)構(gòu),但是哪種結(jié)構(gòu)是全局最低,。能結(jié)構(gòu)目前還有許多爭議DJ.ick等8[],B3LYp/6一31**H一。=2一6,20vaidnA應(yīng)用從頭算法1十+G理論研究了離子與水團簇(一,:,,,一形成的團簇的穩(wěn)定性結(jié)果顯示在OK時小團簇(n=2~6)幾乎都不穩(wěn)定活化能勢壘小于.05a,一,.,;nkcFmol而=20情況下H離子上連有4個氫鍵最低的勢壘為368kcaFmol表明低溫穩(wěn)定的溶劑化氫化物能夠存在。,。,islvestriel和iP

7、erLulis[9]應(yīng)用范德華作用修正的密度泛函理論計算小分子水團簇(=2一6)的離解能,,并對比不同計算方法的結(jié)果差異結(jié)果顯示出范德華作用修正對結(jié)果有很大的影響修正后的計算結(jié)果與、。MZPDMC等方法的結(jié)果更為接近,o、。、、一、、目前發(fā)展的水分子力場模型[]主要有sPezETIP沖(=3一7)PoL3sPeFQAMoEBA。。,,BAEM徹M等【川對=2一6的情況分子模擬的計算結(jié)果與從頭算法的結(jié)果相近但是計算時間大幅,。,減少同實驗數(shù)據(jù)的吻合情況也較好但以上模型均存在自身的局