应用ABEEMσπ极化力场对Zn2+水溶液配位微结构和水交换反应进行分子动力学模拟研究

应用ABEEMσπ极化力场，对Zn²⁺水溶液体系进行分子动力学模拟，探讨Zn²⁺的配位微结构和配体水交换反应。水分子模型采用ABEEM-7P精细水模型。模拟后对体系结构、电荷及动力学性质进行细致分析。结构分析表明，平衡体系中Zn²⁺的第一层配位数为6，这与实验值是一致的。水交换反应过程中，溶剂水由O-Zn-O角分线斜上（下）方进攻Zn²⁺，配位水由O-Zn-O角分线斜下（上）方逐渐远离。极化力场模拟时Zn²⁺与交换水间的距离变化波动较大，而固定电荷力场的波动较小。模拟发现，极化力场的径向分布函数能精细地展示第二、三层配体的配位微结构，第二配位层存在靠近Zn²⁺的亚壳层，能与第一水合层发生水交换反应，充分体现了Zn²⁺的极化效应。本文阐明了水交换反应中，Zn²⁺位点电荷与交换水中氧原子孤对电子位点电荷的规律性变化，从电荷的角度解释了水交换反应的合理性。ABEEMσπ极化力场模拟Zn²⁺水溶液获得第一水合层的平均配位驻留时间为2.0×10^-9 s，在实验值范围内，说明ABEEMσπ极化力场可以合理地模拟Zn²⁺水溶液体系。