溶剂化的热力学集团展开理论

把二元溶液的过剩内能（excess energy）分成溶剂-溶剂、溶剂-溶质及溶质-溶质相互作用部分。利用集团展开方法给出了二元溶液在正则系综的配分函数的表达式,利用该表达式得到了溶质的偏摩尔内能(partial molar energy)和偏摩尔熵(partial molar entropy)的表达式。在无限稀溶液情形,过剩偏摩尔内能的溶剂-溶剂部分又称重组织内能（reorganization energy）,它反映了溶质存在时对其周围溶剂分子之间的相互作用能的影响。研究表明,在溶质的粒子数密度相对较大时,溶质分子之间的相互作用将影响过剩偏摩尔内能的溶剂-溶剂部分,对于稀溶液,过剩偏摩尔内能的溶剂-溶剂部分与溶质的摩尔分数成线性关系。对低密度二元溶液,溶质的过剩偏摩尔内能和过剩偏摩尔熵也与溶质的摩尔分数成线性关系。     

用离散-连续模型计算NH2-,NH3和NH4+的溶剂化自由能

通过理论计算推测NH2-,NH3和NH4+在水溶液第一溶剂化层中与之直接作用的水分子分别为2,4和4个,并采用离散-连续模型计算了NH2-,NH3,NH3和NH4+在水溶液中的溶剂化自由能.结果表明,由于离散-连续模型在从头算水平考虑了溶质分子与第一溶剂化层溶剂分子之间的作用,能更准确地描述溶剂化作用.此外,采用更加符合溶液中真实情况的溶剂化构型,能得到更准确的溶剂化性质.     

葡萄糖与醇在甲酰胺溶液中的焓相互作用参数

利用量热法测定了298.15K时葡萄糖在一些醇(甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇)与甲酰胺的混合溶剂中的溶解热.采用McMilan-Mayer方法,将溶液热力学过量性质与溶液中粒子的相互作用参数相关联,求得了粒子间的焓对相互作用参数和三分子相互作用参数,并就溶质-溶质间的相互作用及溶剂的影响进行了讨论.     

关于热力学平衡判据的一些看法

根据热力学第二定律来判断系统的平衡态时,常用的判据有三个:熵判据、亥姆霍兹函数判据(最小亥姆霍兹函数原则)和吉布斯函数判据(最小吉布斯函数原则)。由于后两个判据可以看成是熵判据的推论,需要加以讨论的就是一个熵判据。在现行物理化学教材中,由于导出熵判据时未把“可逆过程”与“平衡态”这两个     

离子水化

引言:离子溶剂化問題的重要性可以从以下几个方面看出。 1.經典的溶液理論是建筑在下面的假设上,即溶质微粒类似气体分子在溶液中进行运动,溶剂看作不变的連续介质,它的作用主要是供給溶质微粒运动的空间,其他作用都是次要。在稀释溶液里,这是可以允許的,但是在高浓溶液里,溶质分子虽然在数量上占优势,但不是絕对优势,因而情况大不相同。对电解质水溶液来說,离子的溶剂化不仅改变了溶质的浓度(由于自由水分子的数量減少),而且改变离子的性质。例如     

糖与非电解质在甲酰胺中相互作用的Gibbs自由能参数

用气液色谱法测定了298.15K时10个非电解质溶质在不同浓度甲酰胺糖(葡萄糖,果糖,蔗糖)溶液中的保留参数.依据McMillanMayer理论,求得非电解质溶质与糖间的Gibbs自由能相互作用参数g_ij和g_ijj.采用OkamotoWood的基团加合法,求得各基团的Gibbs自由能相互作用参数G_x,y,讨论了非电解质溶质与糖间的相互作用以及溶剂性质的影响.     

NaBF4/DMSO溶液微观结构的研究

利用红外、拉曼光谱技术和密度泛函理论研究了高浓度四氟硼酸钠／二甲基亚砜(DMSO)溶液中的离子溶剂化和离子缔合现象。红外和拉曼光谱分析表明,Na^ 与DMSO分子间有较强的相互作用．这种相互作用破坏了DMSO分子间的缔合,改变了DMSO分子的微观结构,使DMSO分子的谱带发生了明显的变化．对Na^ 与DMSO分子相互作用的溶剂化构型的量子化学计算表明,Na^ 与DMSO分子的相互作用是通过S-O基团上的氧原子进行的,钠离子的溶剂化数为4．另外,BF4^-离子的v1谱带的分裂表明,溶液中存在着直接接触离子对,形成的Na^ BF4^-离子对具有Cs构型．     

烷基芳基磺酸盐的分子动力学模拟与自由能微扰计算

为研究不同结构的表面活性剂分子在溶液中胶束化能力的差异, 采用分子动力学方法模拟三种烷基芳基磺酸盐在真空和水溶液环境下的结构与相互作用. 利用自由能微扰(FEP)方法计算了水合自由能, 发现与用传统热力学表面张力法测定自制的烷基芳基磺酸盐结果一致. 研究表明: 烷基芳基磺酸盐在水溶液中的胶束化过程是自发进行的, 随着分子结构中芳环向长烷基链中间位置移动, 胶束化能力和胶束稳定性均下降; 疏水基周围水分子的“冰山结构”会影响胶束的稳定性, 而水分子中氢键的生存周期是反映冰山结构变化的重要指标; 同时, 亲水基与水分子间形成氢键的数目会增强或减弱分子脱离胶束体的趋势, 从而影响胶束结构的稳定性.     

单原子离子溶剂化的研究 Ⅱ. 离子溶剂化吉布斯自由能的理论计算

本文采用单层结构模型的思想, 吸取Born模型的优点, 提出一种新的处理离子与第一溶剂化层溶剂分子间相互作用的方法。所得到的离子溶剂化吉布斯自由能的计算公式考虑了离子-溶剂相互作用能、离子内能和溶剂分子间相互作用能的贡献。对水、DMF和PC中各种类型的离子的计算与实验值符合得比较好。     

飞秒荧光亏蚀光谱技术研究液相体系取向弛豫

溶液中分子的快速弛豫过程直接反映了溶液中溶质和周围溶剂分子间的相互作用[1-3]．在液相体系中分子取向通常是随机分布的．当溶质分子被线偏振光激发至激发态时,其分子取向将由原来各向同性的球形分布瞬间变成各向异性的椭球分布．由于溶质分子周围大量溶剂分子的存在,通过二者之间相互作用,激发态溶质分子在一定方向上的取向优势将很快弛豫掉．这种溶液中的取向弛豫过程通常是几个到几百皮秒[1-3]．     

葡萄糖与醇在甲酰0胺溶液中的焓相互作用参数

利用量热法测定了298．15K时葡萄糖在一些醇（甲醇、乙醇、1－丙醇、1－丁醇）与甲酰胺的混合溶剂中的溶解热。采用McMillan-Mayer方法,将溶液热力学过量性质与溶液中粒子的相互作用参数相关联,求得了粒子间的焓对相互作用参数和三分子相互作用参数,并就溶质－溶质间的相互作用及溶剂的影响进行了讨论。     

四元系溶液中溶质间的Gibbs自由能相互作用参数的研究

用气液色谱法测定２９８．１５Ｋ下，有机溶质在尿素＋高氯酸钠＋甲酰胺固定液中的保留参数，用ＭｃＭｉｌｌａｎ－Ｍａｙｅｒ理论，将溶液的势力学过量性质与溶液中粒子间的对相互作用、三相互作用参数相联系，用热力学方法求得该四元体系中溶质的气液色谱保留参数与Ｇｉｂｂｓ自由能相互作用参数的联系，并就溶质间的相互作用及混合溶剂性质的影响进行了讨论。     

醇类溶剂溶剂化显色极性的理论分析

对一系列醇类溶剂分子进行了理论计算,运用多元线性回归分析方法从分子间相互作用的角度对四种溶剂化显色极性参数(E~T^N,π^*,Py和SPP)进行了理论分析。结果表明,对醇类溶剂而言,参数E~T^N和SPP实质上主要反映的是溶剂的氢键酸性性质;参数π^*中虽然包含了溶剂的极性因素,但同时与溶质-溶剂分子间的电荷转移相互作用有着密切的关系;而参数Py则较好地反映了溶剂的极性性质。     

溶液中尼龙11的NMR弛豫研究

用 2DNMR(HMQC)技术归属了溶液中尼龙 11分子的主要1H和13 C NMR共振信号 ,并通过变温和变浓度 1H NMR弛豫时间的测定 ,得到了尼龙 11溶液中氢键结构变化的动力学信息 .结果表明 ,溶液中尼龙 11分子的弛豫行为与一般高聚物不同 ,随着温度升高 ,尼龙链间相互作用逐渐减弱 ,尼龙分子与溶剂小分子间相互作用逐渐增强 ,尼龙链间氢键逐渐离解 ,而离解出来的自由NH和CO基团又与溶剂小分子间生成氢键 .尼龙 11链卷曲堆积成无规线团状 ,一部分溶剂被包裹在内部并和α CO质子成为一个整体而一起运动 .变浓度实验弛豫过程呈现双指数特性 ,快弛豫部分随体系浓度增加而增多 ,表明聚合物溶液中凝聚缠结含量的增大 ,这种凝聚缠结是由溶液中氢键引起分子链物理交联成网而形成的 .随着浓度增加 ,溶液逐渐变成局部粘度较大的类似软固体     

杯[4]吡咯在不同溶液中的分子动力学模拟研究

运用分子动力学(MD)模拟方法对杯[4]吡咯与不同溶剂之间的相互作用能、杯[4]吡咯在不同溶液中的构象变化以及杯[4]吡咯与溶剂分子之间的氢键相互作用进行了计算研究.模拟发现,杯[4]吡咯与不同溶剂间的相互作用能受溶剂分子偶极矩和杯[4]吡咯-溶剂分子间氢键相互作用影响.杯[4]吡咯在不同溶液中的构象发生翻转的主导因素是杯[4]吡咯与溶剂分子间形成氢键相互作用,溶剂分子的偶极矩不是杯[4]吡咯发生构象转化的主要因素.     

4-硝基-1,3-丁二烯基胺分子的氢键效应

在从头计算的水平上, 利用杂化密度泛函理论研究了溶剂对4-硝基-1,3-丁二烯基胺分子的几何结构、分子内的电荷分布和电荷转移态的能量漂移的影响. 在四种极性溶剂中, 我们构造了包括氢键作用的超分子结构. 分别研究了由极化连续模型模拟的溶剂和溶质分子的长程相互作用, 溶剂和溶质分子的氢键作用, 以及溶剂和溶质分子的整体作用对分子结构和性质的影响. 研究结果表明氢键作用引起了溶质分子结构和性质的较大变化, 从而将明显地影响该类分子的非线性光学性质. 因此, 在模拟溶剂效应时需要考虑氢键作用.     

沥青质杂环模型分子间相互作用及溶剂化效应的理论研究

重质油中沥青质组分易发生聚沉形成团簇,严重影响重质油的加工和利用效率,但目前对于沥青质聚沉的研究较少,其机理尚不明确。本文采用理论计算对沥青质杂环模型分子间相互作用和溶剂化效应进行研究,以此为重质油沥青质聚沉现象的研究及聚沉抑制剂的研发提供一定的数据和理论支持。(1)在M062X/6-31G(d)水平上,计算得到了11种由沥青质杂环分子片段组成的二元体系的全优化稳定构型,讨论分析了构型的几何结构、NBO电荷、Mulliken重叠布居、相互作用能和分子轨道能,得到了最稳定的两种构型。(2)在B3LYP/6-31G(d)水平上,运用SMD模型对沥青质大分子在13种溶剂中进行溶剂化效应的建模和理论计算,通过对静电溶剂化自由能(ΔGelec)、非静电溶剂化自由能(ΔGnonelec)、总溶剂化自由能(ΔGsolv)的分析可知,沥青质溶解性大小的关键在于溶剂对它的远程静电作用的大小。     

微观作用力对肽自组装过程中结构演化的影响:分子模拟研究

本文通过全原子分子动力学研究了典型的自组装芳香二肽分子(z-FF)自组装过程的微观结构演化,探索了肽分子间以及肽分子与溶剂水分子的微观作用力在自组装各个阶段的作用.模拟结果显示,尽管π-π堆积作用占分子间作用能的比重不高,但其在自组装初期对分子聚集起到的驱动力的贡献大于非π-π堆积作用力.肽分子与溶剂水分子形成的氢键数量随着组装进程而减少,总体呈现去溶剂化效应,但同时伴随着多次再溶剂化过程.水化层中的水分子存在两种特殊的“水桥”形式,即“单分子水桥”和“水团簇水桥”,其在水化层水分子中占比在30%～70%之间涨落.水桥的涨落伴随着肽分子结构重排,在自组装各个阶段(相分离、成核、生长和纤维交联)起着重要作用.     

改进的聚合物溶液理论

在高分子溶液理论中引入Gibbs分布 ,用统计物理学方法重新推导出了聚合物溶液的热力学公式 .将高分子溶液的自由能和熵分三部分进行了计算 ,无热平动部分 ,无热构象部分和构象有热部分 .无热平动自由能和无热构象自由能分别等于Flory Huggins混合自由能公式的前两项 ,构象有热部分引入了Gibbs分布 ,考虑了链段 溶剂分子相互作用对高分子构象的影响 .在分子间的相互作用足够小时 ,又回到了FH公式     

FTIR和ESR法研究离聚体溶液中的离子相互作用

磺化乙丙三元共聚物(SEPDM)离聚体在二甲苯/5％正己醇混合溶剂中具有特异的粘浓关系和粘温关系,估计是由于金属离子被己醇溶剂化而影响离子间相互作用引起的,但尚未有更多的实验数据加以验证.本文用FTIR和ESR方法对SEPDM离聚体溶液作进一步考察,发现金属离子与己醇确实存在溶剂化效应,溶剂化程度与离子的大小、浓度和温度有关,它直接影响离子在溶液中存在的状态(单离子或离子聚集体),这些结果为从分子水平了解离聚体溶液性质提供了理论根据.用波谱方法研究离聚体溶液中的离子相互作用尚鲜见报道.