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采用分子动力学(MD)模拟研究了5.55 mol·kg~(-1)氯化钙溶液的微观结构特征,尤其是溶液中高配位Ca-Cl离子团簇的结构与性质,探究了温度对于高配位Ca-Cl离子团簇的影响。结果显示,5.55 mol·kg~(-1)氯化钙溶液中,除形成[CaCl]~+、[CaCl_2]~0离子对外,还存在一些高配位[CaCl_x]~(2-)~x(x=3～6)离子团簇。高配位[CaCl_x]~(2-)~x(x=3～6)离子团簇在5.55 mol·kg~(-1)氯化钙溶液中介稳存在,易解离或进一步缔合形成更大Ca-Cl离子团簇,这可能与溶液中大量未完全水合Ca~(2+)对高配位[CaCl_x]~(2-)~x(x=3～6)离子团簇水壳层的扰动破坏有关。温度升高,氯化钙溶液中Ca-Cl离子缔合增强,但高配位Ca-Cl离子团簇的平均存在时间(t_(av))减小,这表示高温下溶液中Ca-Cl离子团簇频繁地解离与缔合,离子团聚趋势更为显著。本工作观测到的高配位[CaCl_x]~(2-)~x(x=3～6)离子团簇可能是浓氯化钙溶液Ca-Cl离子缔合过程中一种热力学不稳定结构,但这些高配位Ca-Cl离子团簇的形成可能对溶液结晶及相关化学过程产生不利影响。 相似文献
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运用密度泛函理论(DFT)在ωB97XD/gen (O、H元素Aug-cc-PVDZ; Rb元素Lanl2DZ)基组水平上研究了[Rb(H_2O)_n]~+(n=1～12)水合团簇的结构和光谱学性质。研究结果表明,通过分析气相和液相中的稳定能以及水合团簇可知,稳定构型出现在8配位的团簇中。第一配位层水分子数为8时形成Rb~+第一近似饱和水合层。此外,拉曼光谱显示[Rb(H_2O)_n]~+(n=1～12)水合团簇中O-H伸缩振动峰随着水分子数增加发生移动和加宽,Rb~+发生水合时,O-H对称和非对称伸缩振动发生红移,随着水合数的增多,频率蓝移。此外,文中对拉曼光谱中O-H振动的频率位置结合团簇结构进行了说明。 相似文献
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基于密度泛函理论,采用ωB97XD方法和6-311++G(d,p)基组,系统研究了[K(H2O)n]+,[NO3(H2O)n]-和KNO3(H2O)n水合团簇的结构和性质;并结合经典分子动力学、OPLS-AA全原子力场以及SPC/E水模型模拟了不同水盐比(WSR) KNO3溶液,目的在于深入理解KNO3溶液中K+和 NO-3的微观水合结构,以及K+-NO-3离子间缔合作用特征。研究发现,对于KNO3(H2O)n (n=6,8,10和12)水合团簇,K+第一水合层稳定结构为四、五和六水合结构,其中五水合结构最稳定。K+和NO-3主要以溶剂共享离子对形式存在。随着团簇尺寸减小,直接接触离子对(CIP)物种出现。同时,分子动力学模拟证实KNO3溶液中形成了直接接触K+-NO-3离子对,且随着溶液浓度增加,CIP物种形成需越过更大能垒。以上结果表明在KNO3稀溶液中主要存在物种为水合K+和NO-3,随浓度增大,单齿直接接触离子对(MCIP)逐渐出现。在高浓溶液或过饱和溶液中,K+-NO-3离子缔合主要以单齿CIP和少量双齿CIP结构存在。 相似文献
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由密度泛函理论(DFT)和扩展X-射线吸收精细结构(EXAFS)光谱研究硫酸镍溶液的微观水合结构。对硫酸镍水合团簇[NiSO4(H2O)n]0 (n=1-12) 的结构优化和能量计算采用DFT计算中的B3LYP方法进行。对于每一个团簇尺寸尽可能考虑所有初始构型，并以此确定能量最低结构。 DFT计算结果表明，在[NiSO4(H2O)n]0团簇中六配位结构的Ni2+为稳定构型. 水合能计算结果表明，当水合团簇尺寸较小时(n≤5),六配位直接接触离子对(CIP)为稳定构型；而当6≤n≤10时, 溶剂共享离子对 (SSIP)为稳定结构。随着团簇尺寸的增加，当n≥11时，x个水分子分割离子对 (xSIP, x是Ni2+和SO42-之间的水分子数目，且x≥2)为稳定构型。对 NiSO4溶液和NiSO4?6H2O进行EXAFS实验，结果证实Ni2+第一水合层是由六个水分子形成的稳定八面体结构，且当 NiSO4溶液浓度从0.70 mol/L到2.22 mol/L(近似饱和溶液)并未发现CIP构型。Ni-O距离和配位数(CN)分别是 2.040±0.020 ? 和6.0±1.0，这些结论与[NiSO4(H2O)n]0水合团簇的DFT计算结果一致。 相似文献
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报道由硫酸钠水溶液实验径向分布函数通过理论模型计算,解析溶液结构参数的方法。其中包括建立理论结构模型的基本依据,专用KURLVR程序使用和结构参数最小二乘精修,以及高斯多峰拟合等实用方法,最终给出能够阐述溶液本质的微观结构参数。结果表明,硫酸钠溶液中水合Na+有2个水合层,第一水合层Na+-OH2(I)距离为0.243 nm,配位数6.0;第二水合层距离为0.448 nm,配位数为13.3;SO2-4存在第一水合层,SO2-4-H2O距离为0.374 nm,配位数为9.1;水合硫酸根原子团中氧原子与水分子的作用距离和配位数按OS-W(1)、OS-W(2)、OS-W(3)、OS-W(4),距离依次为0.283、0.322、0.375和0.486 nm,配位数除OS-W(2)为12.9,其余都在8左右;除此之外溶液中还存在NaOSO-3接触离子对,Na-S距离为0.348 nm,配位数0.20,与晶体结构比较证实SO2-4以单齿形式配位到Na+;水共享离子对Na+-W-SO2-4中Na-S距离精修为0.491 nm,配位数0.62。精修的R因子为0.16,表明获得了很好的精修结果。 相似文献
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Cs+水合结构的密度泛函理论计算研究 总被引：1，自引：1，他引：0
基于密度泛函理论在ωB97XD/gen def2-tzvp基组水平上对[Cs(H_2O)n]~+(n=1～15)水合团簇结构的振动光谱进行了研究。研究表明,随着水分子数的增加,在气相和液相中,八配位的Cs~+水合团簇是最稳定的;随着水分子数的增加,Cs-O键长增大,Cs~+上的电荷密度减小。当水分子数大于11时,Cs-O键长和Cs~+上的电荷密度变化很小。O(H_2O)-O(H_2O)距离、∠O(H_2O)-Cs-O(H_2O)°统计结果表明,15个水分子足以形成Cs~+的近似饱和水合层。此外,红外光谱显示[Cs(H_2O)n]~+水合团簇中O-H伸缩振动随着水分子数的增加而发生变化,由此可以作为鉴别水合层位置的一种参考方法。 相似文献
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《盐湖研究》2021,(2)
离子在离子液体/水溶液二元系统中的电迁移行为在很多领域受到了越来越多的关注。本文通过研究不同条件下离子液体离子在电极液中的浓度变化,系统地研究了电极溶液酸—碱度,电极溶液中电解质浓度以及离子液体中溶解LiN (CF_3SO_2)_2与否对[C_6MIm]~+离子电迁移的影响。总的来说,随着电流的增加,[C_6MIm]~+离子向阴极水溶液的迁移量随之增加,向阳极水溶液的迁移量随之减少;然而N(CF_3SO_2)~-_2离子向阳极水溶液的迁移量随之增加,向阴极水溶液的迁移量随之减少。当电极溶液为碱性,[C_6MIm]~+离子的迁移量明显减少。在电极溶液中溶入LiN (CF_3SO_2)_2时或者将LiN (CF_3SO_2)_2溶入离子液体时,[C_6MIm]~+离子的迁移量也明显受到抑制。 相似文献
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采用经典分子动力学、OPLS-AA全原子力场及TIP4P水模型,研究了300 K温度下无限稀释及1.0 mol/L的RbCl水溶液中Rb~+与Cl~-微观水合结构、水化及离子缔合特征。RbCl溶液中,水分子以氧原子去接近Rb~+,而Cl~-周围的水分子则以其中的一个氢原子去靠近。对模拟轨迹分析,获得了径向分布函数、配位数曲线、取向分布函数、水化因子等微观结构及水化信息。计算得到的Rb~+和Cl~-的第一水合层的水合距离及水合数分别为0.288、0.318 nm和7.30、7.17,对应的水化半径及水化数分别为0.270、0.290 nm和2.37、3.05。在1.0 mol/L的RbCl水溶液中,Rb~+与Cl~-之间存在直接接触和溶剂共享离子对,其Rb~+与Cl~-之间的特征距离分别为0.326和0.522 nm。采用Einstein法计算得到Rb~+和Cl~-的自扩散系数分别为(2.194±0.091 3)×10-5和(2.002±0.074 8)×10-5cm~2/s,计算得到的自扩散系数与实验值吻合很好。 相似文献
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在 L i Br与水的物质量比分别为 1∶ 64、1∶ 32、1∶ 16、1∶ 8、1∶ 4和 1∶ 3的情况下 ,对 L i Br溶液从低温到高温的分子动力学模拟进行了研究。随浓度增加 ,锂离子的水合数量呈减少趋势但同时又从 L i+- Br-接触离子对的数量增加中得到补偿 ,而 L i离子的第一配位壳层的配位数量保持不变。在高浓度 Li Br溶液中 ,Br- O之间的距离有所增加 ,Br-- O的径向分布的形状更趋于非对称 ,从而很好地确定了 Br离子水合壳层 L i+- Br-接触离子对可以在更稀的溶液中产生 ,但随浓度增加而增加。L i+- Br-距离明显短于溶液中 Li离子与 Br离子的离子半径之和 ,也短于 L i Br晶体中两者离子半径之和。高浓度溶液中水分子的结构几乎被破坏 ,水分子间的氢键明显增加 ,但没有消失。对 L i+、Br-和水的扩数系数计算值与实验值进行了比较 相似文献
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LIU Hong-yan ZHU Fa-yan ZHOU Yong-quan WANG Guang-guo FANG Yan ZHANG Wen-qian HAN Li 《盐湖研究》2019,27(2):53-68
The microhydration structure of nickel sulfate aqueous solution has been determined via density functional theory( DFT) calculation and extended X-ray absorption fine structure( EXAFS) spectroscopy. The geometric optimization and energy calculation of nickel sulfate hydrated clusters of the molecular formula [NiSO_4( H_2 O)_n]~0( n = 1-12) were determined via DFT using the B3 LYP method. Several possible initial structures were considered for clusters of each size to locate the equilibrium geometry.Based on the DFT calculation,the favorable structure of Ni~(2+)includes the six-coordinated form of [NiSO_4( H_2 O)_n]~0 clusters. The results of hydration energy calculation suggest that the six-coordinated contact ion pair( CIP) is the stable configuration for small hydration clusters( n≤5),while the solventshared ion pair( SSIP) represents the favorable structure for medium hydration clusters( 6≤n≤10).The solvent is separated by x water molecules( xSIP,x ≥2 is the number of water molecule between Ni~(2+)and SO_4~(2-)) in larger hydration clusters( n≥11). The EXAFS analysis of the NiSO_4 aqueous solutions and NiSO_4·6 H_2 O solid established that Ni~(2+)was surrounded by six water molecules tightly forming an octahedral structure in the first hydration shell,and no CIP was found from 0. 70 mol/L to 2. 22 mol/L( near saturation). The Ni-O distance and coordinated number were 2. 040 ± 0. 020 ? and 6. 0 ± 1. 0,respectively. These results are consistent with the DFT calculations for [NiSO_4( H_2 O)_n]~0 clusters. DFT and EXAFS are powerful techniques that can be used to enhance the resolution of NiSO_4 solution microstructure. 相似文献
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《盐湖研究》2000,(4)
用锂离子选择电极和经典 Ag- Ag Cl电极测定了 2 98.15K下 L i Cl- Li2 B4 O7- H2 O体系中离子强度范围为 0 .0 1～ 2 .50 mol· kg-1,不同 Li2 B4 O7离子强度分数的 L i Cl的平均活度系数。由实验数据 ,用迭代法及多元线性回归法 ,求取了 L i2 B4 O7的化学计量离解平衡常数 Km,热力学离解平衡常数 K及 Pitzer离子作用参数 ,并与实验值比较标准偏差为 0 .0 50 0。同时该实验结果在 0 .0 1- 0 .50 mol·kg-1离子强度范围内与 2 98.15K下 L i Cl- L i2 SO4 - H2 O体系 L i Cl平均活度系数的变化趋势进行了比较 ,得到 L i Cl在 Li2 B4 O7介质中平均活度系数随 Yb的增大而增大 ,而在 L i2 SO4 介质中则减小 相似文献
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不同浓度的Na2SO4水溶液的拉曼光谱显示了SO42-的四个拉曼活性带:980 cm-1处的SO42-的对称伸缩振动模式v1带,1 106 cm-1处的反对称伸缩振动模式v3带,448 cm-1处的变形振动模式v2带和617 cm-1处的变形振动模式v4带。482 cm-1处的肩膀峰是由于NaSO4-离子对的形成对448 cm-1的v2带的影响而形成的SO42-的一个新的振动峰。浓Na2SO4水溶液中,水共享离子对[Na+.H2O.SO42-]-是主要的离子对物种。随着Na2SO4水溶液浓度的增加,Na+和SO42-的相互作用增强,NaSO4-离子对所占的摩尔分数增加。 相似文献
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通过拉曼光谱、同步辐射X射线散射和密度泛函理论(DFT)模拟,研究了质量分数为1.0 %-28.0 %的NH4Cl水溶液的微观结构变化。同时在室温下测量了粘度、接触角和电导率。由拉曼光谱和密度泛函理论模拟结果可知,当溶质浓度升高至10.0 %时,在2900 cm-1和3100 cm-1附近出现了明显的N-H作用峰,且随着质量分数的升高,NH4Cl水溶液中的氢键类型发生了转变。X射线散射结果表明,当NH4Cl水溶液质量分数升高至10.0 %时,差值对分布函数G(r)在2.98 ?附近出现明显双峰,表明在该浓度下溶液中NH4+-Cl-接触离子对开始成为主要微观作用形式。对NH4Cl水溶液的宏观物性研究表明,粘度、接触角和电导率均随着NH4Cl水溶液质量分数的增加而增大。作者推断,NH4Cl水溶液中氢键类型的转变、O-H...N键占比增多以及逐渐增加的NH4+-Cl-接触离子对,是粘度和接触角随溶质浓度增加而增加的微观本质因素;电导率的增加与溶液中有效导电离子数量增加有关。 相似文献
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硫酸镁亚型盐湖老卤是MgCl2、MgSO4的饱和溶液体系,富集了Mg、B、Li等元素。本文针对含硼水盐体系热力学难以表达的问题,开展了硼在水盐体系存在形态及其平衡关系的研究。利用易于水解的Mg(BO2)2作为硼源,借助拉曼光谱和X射线衍射(XRD)为检测手段,定量研究Mg(BO2)2在MgSO4-H2O、MgSO4-MgCl2-H2O体系中水解硼物种转化规律。结果表明:(1)Mg(BO2)2在MgSO4溶液中的水解固相为MgB2O(OH)6、MgB4O7·9H2O和Mg(OH)2;在MgSO4-MgCl2-H2O溶液中水解固相为Mg2B6O11·15H2O、MgB4O7·9H2O、Mg2Cl(OH)3·4H2O。(2)Mg(BO2)2在MgSO4溶液中水解,液相硼物种主要有B3O3(OH)-4、B3O3(OH)52-、B(OH)-4、B4O5(OH)42-、H3BO3,其分布受MgSO4浓度影响很大,MgSO4浓度从0增加至饱和,B3O3(OH)-4始终占总硼量的50.07%以上,B3O3(OH)52-占液相总硼从4.77%上升至37.16%为第2化学物种。(3)在MgSO4-MgCl2-H2O溶液中,硼物种的主要形态有B3O3(OH)-4、B3O3(OH)52-、B(OH)-4,其分布 随[Cl22-]/([Cl22-]+[SO42-])变化很大,在MgCl2和MgSO4的共饱溶液中,分别占液相总硼量的58.91%,14.62%和12.81%。(4)液相硼物种之间平衡关系的活度商lnQ,不仅与溶液pH、水活度有关,还与MgSO4、MgCl2摩尔浓度呈二元线性关系,这样就可将硼在H3BO3-NaOH体系物种分布关系的lnQ扩展到 (MgSO4,MgCl2,MgSO4-MgCl2)水溶液的多元体系。由此获得硼物种的量化关系,可为推算硼在水盐体系的物种分布,进而计算含硼电解质溶液热力学性质提供依据。 相似文献
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本文对AmberliteIRA743硼特效树脂交换分离础的特性及其影响因素进行了研究.它适用于各种地质作品中硼的分离提取，特别是在硼同位素地球化学研究时。必须进行础纯化的场合。 相似文献
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本文采用电动势法对318.15 K下三元体系KBr-K2SO4-H2O的热力学性质进行研究。首先,测定了KBr-H2O溶液中KBr的电动势,线性回归出电极响应斜率κ和电极常数E0,结果表明实验所用离子选择性电极具有良好的能斯特响应。然后,对318.15 K下三元体系KBr-K2SO4-H2O混合溶液中KBr的平均活度系数进行了研究,绘制了离子强度I及离子强度分数yb与KBr的平均活度系数关系图,由图可得,当离子强度I一定,随着离子强度分数 yb增大,KBr平均活度系数逐渐减小,且减小的趋势越来越大。当离子强度分数yb是个定值时,KBr平均活度系数随着离子强度I的增大而减小。应用活度系数数据通过多元线性回归拟合出该温度条件下Pitzer模型混合离子作用参数θBr,SO4和ψK,Br,SO4,并计算了混合溶液中K2SO4的平均活度系数、渗透系数Φ,水活度aw,超额吉布斯自由能GE。应用拟合的Pitzer混合离子相互作用参数和Pitzer模型计算了该三元体系在318.15 K下的溶解度数据,并对计算结果和其他温度下已经报道的KBr-K2SO4-H2O三元体系的共饱和点处的溶解度数据进行比较,对比结果表明,溶解度计算结果可靠,拟合的离子相互作用参数具有较好的精度,可用于计算相关体系的热力学参数和相平衡的预测。 相似文献