Состояние ионов лития в сульфостирольном катионите по данным ab initio квантово-химических расчетов
https://doi.org/10.29235/1561-8323-2020-64-4-421-425
Аннотация
Рассчитаны структурные параметры молекулярной модели набухшего сульфостирольного ионита в литиевой форме. Расчеты выполнены неэмпирическим методом (HF/basis с использованием базиса Mini Huzinaga) и программного пакета Firefly для кластера (RSO-3Li+)2-(H2O)20. Найдены расстояния между ионами Li+ и атомами кислорода в кластере, принадлежащие молекулам воды, и сульфогруппы и отсортированы по возрастанию. Полученные данные позволили установить, что в первом молекулярном слое вокруг иона Li+ содержится строго 4 атома кислорода молекул воды, а сам ион не образует прямой связи с сульфогруппой. Между первым и вторым молекулярным слоем вокруг катиона имеет место резкий скачок расстояний Li+-O.
Об авторах
В. С. Солдатов
Институт физико-органической химии Национальной академии наук Беларуси
Беларусь
Беларусь
Солдатов Владимир Сергеевич - академик, доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник, ИФОХ НАН Беларуси.
ул. Сурганова, 13, 220072, Минск.
Е. Г. Косандрович
Институт физико-органической химии Национальной академии наук Беларуси
Беларусь
Беларусь
Косандрович Евгений Генрихович - кандидат химических наук, доцент, заведующий лабораторией, ИФОХ НАН Беларуси.
ул. Сурганова, 13, 220072, Минск.
Т. В. Безъязычная
Институт физико-органической химии Национальной академии наук Беларуси
Беларусь
Беларусь
Безъязычная Татьяна Владимировна - кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, ИФОХ НАН Беларуси.
ул. Сурганова, 13, 220072, Минск.
Список литературы
1. Миграция ионов лития в неводном полимерном электролите на основе Нафион: квантово-химическое моделирование / Т. С. Зюбина [и др.] // Журн. неорган. химии. - 2016. - Т. 61, № 12. - С. 1606-1614.
2. Кулова, Т. Л. Проблемы низкотемпературных литий-ионных аккумуляторов / Т. Л. Кулова, А. М. Скундин // Электрохим. энергетика. - 2017. - Т. 17, № 2. - С. 61-88.
3. Люблинский, И. Е. Физико-химические основы использования лития в жидкометаллических системах термоядерного реактора / И. Е. Люблинский, А. В. Вертков, В. А. Евтихин // Вопр. атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. - 2007. - № 4. - С. 13-44.
4. Maemets, V. Effect of ions on the 17O and 1H NMR chemical shifts of water / V. Maemets, I. Koppel // J. Chem. Soc., Faraday transactions. - 1998. - Vol. 94, N 21. - P. 3261-3269. https://doi.org/10.1039/a805143g
5. X-ray and neutron scattering studies of the hydration structure of alkali ions in concentrated aqueous solutions /S. Ansell [et al.] // Biophys. Chem. - 2006. - Vol. 124, N 3. - P. 171-179. https://doi.org/10.1016/j.bpc.2006.04.018
6. Revelation of ion hydration in Raman scattering spectral bands of water / S. A. Burikov [et al.] // Laser Phys. - 2007. -Vol. 17, N 10. - P. 1255-1261. https://doi.org/10.1134/s1054660x0710012x
7. Воронцов, А. В. Сравнительный анализ состояний атомов лития и натрия в кластерах воды / А. В. Воронцов, Ю. В. Новаковская, Н. Ф. Степанов // Журн. физ. химии. - 2009. - Т. 83, № 7. - С. 1281-1292.
8. Зеленковский, В. М. Компьютерное моделирование структуры полимерных ионитов / В. М. Зеленковский. -Минск, 2012. - 327 с.
9. Huzinaga, S. Gaussian basis sets for molecular calculations / S. Huzinaga, J. Andzelm, M. Klobukowski. - Amsterdam, 1984. - 434 p.
10. General atomic and molecular electronic structure system / M. W. Schmidt [et al.] // J. Comp. Chem. - 1993. - Vol. 14, N 11. - P. 1347-1363. https://doi.org/10.1002/jcc.540141112
11. Soldatov, V. S. Hydration of ion exchangers: thermodynamics and quantum chemistry calculations. IV. The state of ions and water molecules in alkali forms of sulfostyrene resins / V. S. Soldatov, E. G. Kosandrovich, T. V. Bezyazychnaya // React. and Funct. Polym. - 2018. - Vol. 131. - P. 219-229. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2018.07.010
12. Goldshmidt, V. M. Geochemische verteilung sgesetze der elemente. Skrifter norske videnskaps / V. M. Goldshmidt // Mat-Naturv. Klasse. - 1926. - Vol. 7, N 2. - P. 1-117.
13. Shoji, Morita. Theoretical studies on the Li+ ion hydration system by the molecular dynamics simulations with ab initio IMiC MO method / Shoji Morita, Shogo Sakai // Bul. Chem. Soc. Japan. - 2006. - Vol. 79, N 3. - P. 397-405. https://doi.org/10.1246/bcsj.79.397
14. A theoretical study of the hydration of Li+ by Monte Carlo simulations with refined ab initio based model potentials / M. L. San-Roman [et al.] // Theoretical Chemistry Accounts. - 2006. - Vol. 115, N 2-3. - P. 177-189. https://doi.org/10.1007/s00214-005-0053-5
15. The arrangement of first- and second-shell water molecules around metal ions: effects of charge and size / C. W. Bock [et al.] // Theoretical Chemistry Accounts. - 2006. - Vol. 115, N 2-3. - P. 100-112. https://doi.org/10.1007/s00214-005-0056-2
Рецензия
Просмотров: 668
Послать статью по эл. почте 