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1、全国第十四届红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集水的团簇结构研究,,,,,王芳李青山韩毅王欣关龙龙邢广忠,(燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004),,:一般方法摘要从水团簇的基本研究数理模型出发介绍了研究水团簇结构的思路与对部分水,团簇结构和团簇增长方式进行了比较详细的介绍并提出了在世界长寿村饮用水中的应用和未来发展方向。ResearChofstruCtuersof、VaterClusters,一,,,,认叭NGFangLlQingshanHANiY场人NGXinGUANLonglongXNIGuanghzong声aoer口enceaneno
2、,,ua月o,a(S招etK匀Lbarotyrof几ertasatble几亿忿币15cSideThl奥妙aYnshannUii印口动hgda066004hCin)vesr:e,aseAbstraetAbirefinotrdueitonofhterseacrhhteoiresofhtesturctLireofw毗relusetsrbdontheassoesoateust.oesteresoeusreoileees.ebimdlfwerlersSmur加fwaterltersweintrddindatilThdveeloPmentetrndofhtiserseacrhwasPutfo
3、wrardto.0引言`,2。。、水团簇是指一组由氢键连接的水分子【〕以担0)表示团簇结构是水的热力学性质异常(粘度表面张力、熔点、沸点、以及热容等值都很高)的主要原因。研究水团簇结构对理解云和冰的形成、溶液化。学以及许多生物化学过程有极重要的意义z[]1水团簇的研究方法:。对液态水的分子结构描述有两种理论连续统一模型和混合物模型z[]连续统一模型认为水是一个整,,,一’2一95体水中所有水分子都是由氢键随机连接在一起的形成氢键网格结构氢键在10一10时间尺度内不断地断裂和重新缔合3[]。此模型并不能解释水的热力学性质异常情况(如密度最大值、可压缩性最小值)。,而混合物模型4IJ
4、认为水是由多个可以区分开的组分组成的(即不同组分的水团簇)此模型更好地解释。,,了水的热力学性质异常18Rontgen提出了现代的水的混合物模型“92年将水描述为冰在由更为简单”。Suthedand又提出了3组分,2、2:2:的水分子组成的液体中的饱和溶液之后模型将H0(H0)和(H0)命名、,为单水(hyid旧l)二聚水(idhydorl)和三聚水(itrhydorl)之后混合模型渐渐向大型的不一定稳定存在的,。1。二280的水巴克球(认厄te卜Bball)水团簇(n>0)方向发展甚至有报道ucky存在ee。1%2年Nmehty和Shca第一次尝试将统计力学应用于混合物模型他们
5、假定水中存在着一定分agr,。,,n布的氢键连接的水团簇结果显示只存在单体水或者>60的水团簇1974年Lentz等改进了这一模型,,,。,在0℃下水团簇平均尺寸约为11结果显示随着温度的升高水团簇尺寸逐渐变小基于这一模型在,。0一100℃范围内五聚水和六聚水是存在最多的形式,。基于量子力学和统计力学的发展从头算法和分子动力模拟方法5[间开始在水团簇结构中得到了1971,。,r年Rhaman和stilinge首次进行了216个水分子的计算机模拟实验现在计算机模拟己经是理论研究285全国第十四届红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集水团簇结构的重要工具。,n从头算法(被)应用
6、于计算水团簇结构n的na全t局ioi最低能大部分研究在=2~10时得到了稳定的结构。但是。>10水团簇的异构体数量很多l7[,研究者们提出了很多种结构,但是哪种结构是全局最低,。能结构目前还有许多争议DJ.ick等8[],B3LYp/6一31**H一。=2一6,20vaidnA应用从头算法1十+G理论研究了离子与水团簇(一,:,,,一形成的团簇的稳定性结果显示在OK时小团簇(n=2~6)几乎都不稳定活化能势垒小于.05a,一,.,;nkcFmol而=20情况下H离子上连有4个氢键最低的势垒为368kcaFmol表明低温稳定的溶剂化氢化物能够存在。,。,islvestriel和iP
7、erLulis[9]应用范德华作用修正的密度泛函理论计算小分子水团簇(=2一6)的离解能,,并对比不同计算方法的结果差异结果显示出范德华作用修正对结果有很大的影响修正后的计算结果与、。MZPDMC等方法的结果更为接近,o、。、、一、、目前发展的水分子力场模型[]主要有sPezETIP冲(=3一7)PoL3sPeFQAMoEBA。。,,BAEM彻M等【川对=2一6的情况分子模拟的计算结果与从头算法的结果相近但是计算时间大幅,。,减少同实验数据的吻合情况也较好但以上模型均存在自身的局
