利用基于Gouy-Chapman模型的离子有效电荷定量表征离子特异性效应

离子特异性效应在固-液界面反应中是普遍存在的. 近期研究指出, 在较低电解质浓度的某些体系中, 离子特异性效应可能并非来源于色散力、经典诱导力、离子半径或水合半径的大小等, 而是界面附近强电场中的离子极化作用. 这种作用可使界面附近的吸附态反号离子被强烈极化(高达经典极化的10⁴倍). 强烈极化的结果将导致离子在界面附近受到的库仑力远远超过离子电荷所能产生的库仑力, 这体现在离子的有效电荷将远大于离子的实际电荷. 因此胶体体系中基于这种强极化的离子有效电荷可以用来定量表征离子特异性效应的强度. 本研究在蒙脱石-胡敏酸混合悬液凝聚过程中发现了Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cu²⁺四种离子的离子特异性效应, 提出了基于激光散射技术测定离子有效电荷的方法, 并成功获得了被强烈极化后的离子有效电荷数值. 实验测得的Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Cu²⁺四种离子的有效电荷值分别为: Z_{Na(effective)}=1.46, Z_K(effective)=1.86, Z_{Ca(effective)}=3.92, Z_{Cu(effective)}=6.48.该结果表明: (1) 离子在强电场中的极化将大大提高离子的有效电荷, 从而极大地增强离子所受的库仑作用力;(2) 离子的电子层数越多, 离子极化越强烈, 离子的有效电荷增加越多.     

Structure,Antibacterial Activity and Theoretical Study of the Forming Mechanism of Compound [(5-Methyl-3-oxo-2-phenyl-1H-pyrazol-4-yl)-thiophen-2-yl-methylene] Thiosemicarbazide

A new thiosemicarbazone compound derived from 1-phenyl-3-methyl-4-(2-thenoyl) pyrazolone-5(HPMTP) and thiosemicarbazide has been synthesized and characterized by IR, HNMR, MS, elemental analysis, UV and single-crystal X-ray diffraction. The compound crystallizes in monoclinic system, Cc space group with a = 7.5925(8), b = 20.263(2), c = 11.4669(13) ,  = 107.825(8)°, V = 1679.5(3) 3, Z = 4, R = 0.0316 and wR = 0.0687. The results of antibacterial activity test against Escherichia coli and Bacillus subtilis indicate that the compound possesses the same antibacterial activity as the contrast(Norfloxacin). Theoretical study of the forming mechanism to the title compound at the RHF/6-31G(d) level shows that there are two steps. The distal amino group of thiosemicarbazide is added to the 4-carbonyl group of HPMTP which forms TM. Then a dehydration reaction occurs in TM and generates a stable product PC.     

不同电解质体系中土壤胶体凝聚动力学的动态光散射研究

利用动态光散射技术研究在不同浓度的KNO3和Mg(NO3)2中土壤胶体颗粒的凝聚过程动力学. 通过分析凝聚过程中光强和有效粒径随时间的变化得到: (1)根据凝聚过程中光强的稳定与否, 可以判断土壤胶体凝聚过程中碰撞的发生是由布朗运动支配还是由重力作用支配; (2)在不同的电解质体系下土壤胶体凝聚表现为快速凝聚特征或不同的慢速凝聚特征, 并且在慢速凝聚中存在一个对重力敏感的电解质浓度; (3)两种电解质作用下的土壤胶体凝聚特征相似, 但对Mg(NO3)2体系浓度变化的敏感性远远大于KNO3体系. 此外, 通过分析凝聚平均速率随电解质浓度的变化, 找到慢速凝聚与快速凝聚的电解质浓度转折点, 即临界絮凝浓度(CFC), 提供了一个实验测定CFC的可能方法.     

重力场和电解质浓度对胶体凝聚体分形结构的影响

运用李航等提出的新方法, 克服了DLVO理论中无法理论计算不同电解质浓度下颗粒的表面电位这一困难, 从而可以直接计算出不同电解质浓度下胶体颗粒间的位能. 同时, 还运用胶体颗粒动能的玻耳兹曼分布原理和蒙特卡罗方法来模拟胶体的运动, 并采用非弹性碰撞理论解决了碰撞后凝聚的有效概率问题. 在改进DDA模型的基础上, 成功地建立了以往的模拟中未能建立的重力场中电解质浓度与碰撞凝聚概率间的联系, 结果发现, (1)重力场作用下的凝聚体分形维数随电解质浓度变化的曲线完全不同于无重力条件下的曲线. 无重力作用下, 凝聚结构体分形维数随电解质浓度的变化比较缓慢, 曲线呈“L”形；而重力作用下的分形维数则呈明显的“S”形曲线. (2) 在重力条件下, 慢凝聚包括两个区域, 对电解质浓度不敏感区域和敏感区域. 在敏感区域存在一个电解质浓度的拐点. (3)无重力条件下,不同大小的胶体颗粒在快凝聚时的分形维数都是在1.86±0.01.当电解质浓度降低,凝聚速率变慢,分形维数增加,最大达到2.01±0.02,但不会形成重力条件下的分形维数接近3的结构体.     

利用基于Gouy-Chapman模型的离子有效电荷定量表征离子特异性效应

离子特异性效应在固-液界面反应中是普遍存在的.近期研究指出,在较低电解质浓度的某些体系中,离子特异性效应可能并非来源于色散力、经典诱导力、离子半径或水合半径的大小等,而是界面附近强电场中的离子极化作用.这种作用可使界面附近的吸附态反号离子被强烈极化(高达经典极化的104倍).强烈极化的结果将导致离子在界面附近受到的库仑力远远超过离子电荷所能产生的库仑力,这体现在离子的有效电荷将远大于离子的实际电荷.因此胶体体系中基于这种强极化的离子有效电荷可以用来定量表征离子特异性效应的强度.本研究在蒙脱石-胡敏酸混合悬液凝聚过程中发现了Na+、K+、Ca2+、Cu2+四种离子的离子特异性效应,提出了基于激光散射技术测定离子有效电荷的方法,并成功获得了被强烈极化后的离子有效电荷数值.实验测得的Na+、K+、Ca2+、Cu2+四种离子的有效电荷值分别为:ZNa(effective)=1.46,ZK(effective)=1.86,ZCa(effective)=3.92,ZCu(effective)=6.48.该结果表明:(1)离子在强电场中的极化将大大提高离子的有效电荷,从而极大地增强离子所受的库仑作用力;(2)离子的电子层数越多,离子极化越强烈,离子的有效电荷增加越多.     

1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮(HPMBP)缩甘氨酸甲酯的合成、表征和晶体结构

合成了化合物1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-5-吡唑啉酮(HPMBP)缩甘氨酸甲酯,用红外光谱、核磁共振谱和元素分析等方法进行了表征,用X射线衍射方法测定了其晶体结构.晶体学参数如下:三斜晶系,空间群为P1, a=0.9403(3) nm, b=0.9884(3) nm, c=1.0127(3) nm, α=86.666(7)°, β=89.827(6)°, γ=73.951(6)°, V=0.9029(5) nm3, Z=2, Dc=1.285 Mg·m-3, μ=0.088 mm-1, F(000)=368.最终偏离因子R1=0.0452, wR2=0.0889.     

长程范德华力导向作用下胶体凝聚的计算机模拟

采用计算机模拟方法研究了长程范德华力在胶体凝聚过程中的作用, 发现由于胶粒间的范德华力是长程力, 它对胶粒或团簇运动将产生导向作用. 与不考虑导向作用的扩散控制团簇凝聚(DLCA)模型比较, 这种导向作用不仅加速了胶体的凝聚过程, 而且形成了更致密、分形维数更大的结构体. 研究还发现, 长程范德华力导向作用对胶粒的初始浓度非常敏感, 不论是在凝聚物的结构还是凝聚速率方面, 只有在胶粒初始浓度较低时, 该导向作用效应才明显. 其可能的原因是,在胶粒初始浓度较高时, 由于胶粒布朗运动的平均自由程很短而且位阻效应大, 从而使导向作用效应未能反映出来.