Влияние присутствия комплексов [Al(H₂O)₆]³⁺ на микроструктуру и молекулярную подвижность в смесях нитратов этиламмония и алюминия по данным моделирования молекулярной динамики

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Изучено влияние присутствия водного комплекса вблизи катиона алюминия ([Al(H2O)6]3+) на микроструктуру и молекулярную подвижность в смеси нитрата этиламмония (ЭАН) и нитрата алюминия. В качестве метода исследования выбран метод молекулярно-динамического моделирования, который позволяет описывать эволюцию системы на молекулярном уровне. Проанализированы результаты моделирования трех систем: ЭАН, ЭАН + Al(NO3)3 и ЭАН + [Al(H2O)6]3+[(NO3–)3]. Для детального анализа изменений в микроструктуре при добавлении безводного нитрата алюминия в ЭАН и при добавлении аквакомплексов вокруг ионов алюминия расчитаны функции радиального распределения. Кроме того, рассчитаны несколько кинетических характеристик для системы ЭАН + [Al(H2O)6]3+[(NO3–)3]: коэффициенты самодиффузии компонентов смеси и времена вращательной переориентации нитрат-аниона. Продемонстрировано, что вода, появляющаяся при приготовлении смесей с солями алюминия, которая в некоторых случаях не может быть полностью удалена стандартными методами, оказывает заметное влияние на структуру и свойства системы. Этот эффект следует учитывать при разработке смесей для различных применений.

Об авторах

М. Убович

Санкт-Петербургский государственный университет

Санкт-Петербург, Россия

А. В. Егорова

Санкт-Петербургский государственный университет

Санкт-Петербург, Россия

В. И. Чижик

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: v.chizhik@spbu.ru
Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  1. Ionic Liquids – Classes and Properties / Ed. by Handy S. InTech, 2011. 344 p.
  2. Ionic Liquids in Synthesis / Ed. by Wasserscheid P., Welton T.: Wiley-VCH: Weinheim, 2008. 776 p.
  3. Ionic Liquids / Ed. by B. Kirchner, B. Clare: Topics in current chemistry; Springer Verlag: Heidelberg; New York, 2009. 345 p.
  4. Electrochemical Aspects of Ionic Liquids, Second Edition / Ed. by Ohno H., N.J. Wiley: Hoboken, 2011. 504 p.
  5. Ghandi K. // Green Sustain. Chem. 2014. V. 4. № 1. P. 44. https://doi.org/10.4236/gsc.2014.41008.
  6. Fedorov M.V., Kornyshev A.A. // Chem. Rev. 2014. V. 114. № 5. P. 2978. https://doi.org/10.1021/cr400374x.
  7. Timperman L., Béguin F., Frackowiak E., Anouti M. // J. Electrochem. Soc. 2014. V. 161. № 3. P. A228. https://doi.org/10.1149/2.016403jes.
  8. Salanne M. // Top. Curr. Chem. 2017. V. 375. № 3. P. 63. https://doi.org/10.1007/s41061-017-0150-7.
  9. Lu X., Burrell G., Separovic F., Zhao C. // J. Phys. Chem. B. 2012. V. 116. № 30. P. 9160. https://doi.org/10.1021/jp304735p.
  10. Plechkova N.V., Seddon K.R. // Chem. Soc. Rev. 2008. V. 37. P. 123. https://doi.org/10.1039/B006677J.
  11. Scarpellini E., Usula M., Caminiti R. // J. Mol. Liq. 2017. V. 226. P. 9. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2016.09.095.
  12. Balducci A. // Top. Curr. Chem. 2017. V. 375. № 2. P. 20. https://10.1007/s41061-017-0109-8.
  13. Forsyth M., Yoon H., Chen F., et al. // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. № 8. P. 4276. 10.1021/acs.jpcc.5b11746.
  14. Overbeck V., Appelhagen A., Rößler R., et al. // J. Mol. Liq. 2021. V. 322. P. 114983. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.114983.
  15. Filippov A., Alexandrov A.S., Gimatdinov R., Shah F.U. // J. Mol. Liq. 2021. V. 340. P. 116841. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.116841.
  16. Filippov A., Gnezdilov O.I., Luchkin A.G., Antzutkin O.N. // J. Mol. Liq. 2019. V. 284 P. 366. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.04.021.
  17. Hjalmarsson N., Atkin R., Rutland M.W. // J. Phys. Chem. C. 2016. V. 120. № 47. P. 26960. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b10626.
  18. Johnson C.A., Parker A.W., Donaldson P.M., Garrett-Roe S. // J. Chem. Phys. 2021. V. 154. № 13. P. 134502. https://doi.org/10.1063/5.0044822.
  19. Ausín D., Trenzado J.L., Turmine M., et al. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. P. 16040. https://doi.org/10.3390/ijms232416040.
  20. Sonnleitner T., Turton D.A., Hefter G., et al. // J. Phys. Chem. B. 2015. V. 119. № 29. P. 8826. https://doi.org/10.1021/jp502935t.
  21. Gnezdilov O.I., Antzutkin O.N., Gimatdinov R., Filippov A. // Magn. Reson. Imag. 2020. V. 74. P. 84. https://doi.org/10.1016/j.mri.2020.09.012.
  22. Mariani A., Bonomo M., Wu B., et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2017. V. 19. P. 27212. https://doi.org/10.1039/C7CP04592A.
  23. Gomez-Gonzalez V., Docampo-Alvarez B., Montes-Campos H., et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20. № 28. P. 19071. https://doi.org/10.1039/C8CP02933D.
  24. Matveev V.V., Ievlev A.V., Vovk M.A., et al. // J. Mol. Liq. 2019. V. 278. P. 239. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.01.010.
  25. Matveev V.V., Ievlev A.V., Šoltésová M., et al. // Magn. Reson. Chem. 2022. V. 60. № 2. P. 221. https://doi.org/10.1002/mrc.5220.
  26. Ubovich M., Egorov A.V., Chizhik V.I. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2022. V. 96. № 7. P. 1427. https://doi.org/10.1134/S0036024422070330.
  27. Lyubartsev A.P., Laaksonen A. // Comp. Phys. Comm. 2000. V. 128. № 3. P. 565. https://doi.org/10.1016/S0010-4655(99)00529-9.
  28. Nose S. // Mol. Phys. 1984. V. 52. № 2. P. 255. https://doi.org/10.1080/00268978400101201.
  29. Martyna G.J., Tobias D.J., Klein M.L. // J. Chem. Phys. 1994. V. 101. № 5. P. 4177. https://doi.org/10.1063/1.467468.
  30. Martyna G.J., Tuckerman M.E., Tobias D.J., Klein M.L. // Mol. Phys. 1995. V. 87. № 5. P. 1117. https://doi.org/10.1080/00268979600100761.
  31. Verlet L. // Phys. Rev. 1967. V. 159 № 1. P. 98. doi: 10.1103/PhysRev.159.98.
  32. Ewald P.P. // Ann. Phys. 1921. V. 369 № 3. P. 253. http://dx.doi.org/10.1002/andp.19213690304.
  33. Ebner C., Sansone R., Hengrasmee S., Probst M. // Int. J. Quant. Chem. 1999. V. 75. P. 805. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097–461X(1999)75:4/5<805:: AID-QUA45>3.0.CO;2-Y.
  34. Megyes T., Balint S., Peter E., et al. // J. Phys. Chem. B. 2009. V. 113. № 13. P. 4054. https://doi.org/10.1021/jp806411c.
  35. Umebayashi Y., Chung W.-L., Mitsugi T., et al. // J. Comput. Chem. Jpn. 2008. V. 7. № 4. P. 125. https://doi.org/10.2477/jccj.H2013.
  36. Laaksonen A., Kovacs H. // Can. J. Chem. 1994. V. 72. № 11. P. 2278. https://doi.org/10.1139/v94-290.
  37. Choe J.-I., Kim K., Chang S.-K. // Bull. Korean Chem. Soc. 2000. V. 21. № 2. P. 200.
  38. Gómez-González V., Docampo-Álvarez B., Otero-Mato J.M., et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20. № 28. P. 12767. https://doi.org/10.1039/C8CP01180J
  39. Méndez-Morales T., Carrete J., Cabeza O., et al. // J. Phys. Chem. B. 2014. V. 118. № 3. P. 761. https://doi.org/10.1021/jp410090f.
  40. Gómez-González V., Docampo-Álvarez B., Cabeza O., et al. // J. Chem. Phys. 2015. V. 143. № 12. P. 124507. https://doi.org/10.1063/1.4931656.
  41. Gómez-González V., Docampo-Álvarez B., Otero-Mato J., et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2018. V. 20. P. 12767. https://doi.org/10.1039/C8CP01180J.
  42. Faro T.M.C., Thim G.P., Skaf M.S. // J. Chem. Phys. 2010. V. 132. P. 114509. https://doi.org/10.1063/1.3364110.
  43. Rappé A., Casewit C., Colwell K., et al. // J. Am. Chem. Soc. 1992. V. 114. № 25. P. 10024. https://doi.org/10.1021/ja00051a040.
  44. Wasserman E., Rustad J.R., Xantheas S.S. // J. Chem. Phys. 1997. V. 106. P. 9769. https://doi.org/10.1063/1.473866.
  45. Spångberg D., Hermansson K. // J. Chem. Phys. 2004. V. 120. P. 4829. https://doi.org/10.1063/1.1641191.
  46. Martínez J.M., Pappalardo R.R., Marcos E.S. // J. Am. Chem. Soc. 1999. V. 121. № 13. P. 3175. https://doi.org/10.1021/ja9830748.
  47. Lauenstein A., Hermansson K., Lindgren J., et al. // Int. J. Quant. Chem. 2000. V. 80. P. 892. https://doi.org/10.1002/1097-461X(2000)80:4/5<892:: AID-QUA39>3.0.CO;2-Q.
  48. Hofer T.S., Randolf B.R., Rode B.M. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2005. V. 7. P. 1382. https://doi.org/10.1039/B417491G.
  49. Bylaska E.J., Valiev M., Rustad J.R., Weare J.H. // J. Chem. Phys. 2007. V. 126. № 10. P. 104505. https://doi.org/10.1063/1.2566868.
  50. Berendsen H.J.C., Grigera J.R., Straatsma T.P. // J. Phys. Chem. 1987. V. 91. № 24. P. 6269. https://doi.org/10.1021/J100308A038.
  51. Ryckaert J. – P., Ciccotti G., Berendsen H.J.C. // J. Comput. Phys. 1977. V. 23. № 3. P. 327. https://doi.org/10.1016/0021-9991(77)90098-5.
  52. Jacquet Q., Rousse G., Iadecola A., et al. // Chem. Mater. 2018. V. 30. № 2. P. 392. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.7b04117.
  53. Ubovich M., Matveev V.V., Vovk M.A., Chizhik V.I. // J. Phys. Chem. Lett. 2023. V. 14. № 41. P. 9324. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.3c01965.
  54. Kharkov B.B., Podkorytov I.S., Bondarev S.A., et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2021. V. 60. P. 15445. https://doi.org/10.1002/anie.202102408.
  55. Podkorytov I.S., Skrynnikov N.R. // J. Magn. Reson. 2022. V. 344. P. 107303. https://doi.org/10.1016/j.jmr.2022.107303.
  56. Gordon R.G. // Adv. Magn. Opt. Reson. 1968. V. 3. P. 1. https://doi.org/10.1016/B978-1-4832-3116-7.50008-4.
  57. Magnetic Resonance and Its Applications / Ed. by V.I. Chizhik, Y.S. Chernyshev, A.V. Donets, V.V. Frolov, A.V. Komolkin, M.G. Shelyapina. Springer-Verlag, 2014. 782 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-05299-1.
  58. Куни Ф.М. Статистическая физика и термодинамика. М.: Наука, 1981. 352 с.
  59. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. Часть 1. 5-е изд. М.: Физматлит, 2001. 616 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».