采用分子动力学方法研究氯化钠水溶液的微观结构

被引：5

作者：

王丽娜

尚洁莹

张文惠

周恒为

赵兴宇

机构：

[1] 伊犁师范大学物理科学与技术学院新疆凝聚态相变与微结构实验室

来源：

原子与分子物理学报 | 2023年 / 40卷 / 04期

关键词：

氯化钠水溶液; 团簇; 分子动力学模拟; 离子对;

D O I：

10.19855/j.1000-0364.2023.042001

中图分类号：

TQ131.12 [];

学科分类号：

摘要：

溶液的微观结构对溶液的宏观性质具有决定性影响，团簇的存在和溶液不均性的认知是该领域研究的重要进展之一，也是关注的热点.为了考察溶液的微观结构，本文采用分子动力学方法对浓度适中的氯化钠水溶液进行了模拟，获得了各原子（离子）间的径向分布函数和溶液的瞬态图像.通过对比分析Na+-Cl-和Cl--Na+的径向分布函数，并结合已有研究结果，表明该径向分布函数上第三峰也来源于离子对，发现氯化钠水溶液存在着第三种离子对；上述径向分布函数上的三个峰分别与直接接触离子对、部分间隔离子对和完全间隔离子对相对应，并给出了这三种离子对的瞬态图像.三个时刻下系统瞬态图像的分析结果表明，溶液中存在水分子连续分布的区域和由离子与水分子共同构成的离子团簇.各瞬态图像中水分子连续分布的最大区域的平均尺寸至少为1.43 nm,溶液中部分间隔离子对的比例最大，约为0.68.在同时考虑直接接触离子对和部分间隔离子对时，三个时刻中最大团簇尺度的平均值为1.44 nm,该值约为部分间隔离子对最概然尺寸的3倍；团簇尺寸随团簇中离子数的增加而增大，在团簇中离子数较大时，满足无规行走（自由连接链）模型的结果.这些说明氯化钠水溶液中存在着自聚集效应和微观不均匀，显示出自聚集效应也存在于离子溶液之中.上述区域和团簇的物质组成分别与氯化钠水溶液形成的冰和NaCl·2H2O晶体的组成具有类似性，这启发人们思考溶液中该区域与团簇和相应固相中两种晶体之间的联系，促进对晶体形成的认知.

引用

页码：71 / 78

页数：8

共 31 条

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