Теоретичне моделювання межі поділу кремнезем – водний розчин електроліту
Анотація
Неемпіричним методом Хартрі–Фока та методом функціоналу густини виконано квантовохімічні розрахунки рівноважної просторової будови та енергії утворення гідратованих комплексів молекул електролітів (солі хлориду натрію, неорганічних кислот, неорганічних та органічних основ) на поверхні наночастинок кремнезему. Досліджено механізм гідратації молекул електролітів та показано найбільш імовірні шляхи адсорбції асоціативних гідратованих комплексів на поверхні високодисперсного кремнезему.
Посилання
Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния. / Под ред. А.А. Чуйко. – Киев: Наук. думка, 2003. – 416 с.
Lee Ch., Sosa C., Novoa J.J. Evidence of the existence of dissociated water molecules in water clusters // J. Chem. Phys. – 1995. –V. 103, N 10. – P. 4360–4362.
Ion pairs formation in water clusters. A theoretical study / J.O. Jensen, A.C. Samuels, P.N. Krishnan, L.A. Burke //Chem. Phys. Lett. – 1997. – V. 276, N 1–2. – P. 145–151.
Cárdenas R., Lagúnez–Otero, Flores–Rivero A. Ab initio study of the reaction mechanism of water dissiciation into the ionic species OH– and H3O+ // Int. J. Quant. Chem. – 1998. – V. 68, N 4. – P.253–259.
Bernal–Uruchurtu M.I., Ortega–Blake I. On the molecular basis of water hydrolysis. A detailed ab initio study // J. Phys. Chem. A. – 1999. – V. 103, N 7. – P. 884–892.
Anick D. J. Ab initio study of an H24O12 zwitterion // J. Phys. Chem. A. – 2003. – V. 107, N 9. – P. 1348–1358.
Charge separation in molecular clusters: dissolution of a salt in a salt–(solvent)n cluster / C. Dedonder–Lardeux, G. Gregoire, Ch. Jouvet, S. Martrenchard, D. Solgadi // Chem. Rev. – 2000. – V. 100, N 11. – P. 4023–4037.
Liu W., Wood R.H., Doren D.J. Hydration free energy and potential of mean force for a model of the sodium chloride ion pair in supercritical water with ab initio solute–solvent interactions // J. Chem. Phys. – 2003. – V. 118, N 6. – P.2 837–2844.
Mizogushi A., Ohshima Y., Endo Y. Microscopic hydration of the sodium chloride ion pair // J. Am. Chem. Soc. – 2003. – V. 125, N 7. – P. 1716–1717.
Jungwirth P. How many waters are necessary to dissolve a rock salt molecule ? // J. Phys. Chem. A. – 2000. – V. 104, N 1. – P. 145–148.
Yamabe S., Kouno H., Matsumura K. A mechanism of the NaCl microcrystal via the association of water clusters // J. Phys. Chem. B. – 2000. – V. 104, N 44. – P. 10242–10252.
Pelsherbe G.H., Ladanyi B.M., Hynes J.T. Free energetics of NaI contact and solvent–separated ion pairs in water clusters // J. Phys. Chem. A. – 2000. – V. 104, N 19. – P. 4533–4548.
Re S., Osamura Y., Suzuki Y., Schaefer H. F. (III). Structures and stability of hydrogen chloride, HCl(H2O)n, n = 1-5 //J. Chem. Phys. – 1998. – V. 109, N 3. – P. 973–977.
Bandy A.R., Ianni S.C. Study of the hydrates of H2SO4 using density functional theory // J. Phys. Chem. A. – 1998. – V. 102, N 32. – P. 6533–6539.
Smith A., Vincent M.A., Hillier I.H. Mechanism of acid dissociation in water clusters: Electronic structure studies of (H2O)nHX (n =4, 7; X = OH, F, HS, HSO3, OOSO2H, OOH∙SO2) // J. Phys. Chem. A. – 1999. – V. 103, N 8. – P. 1132–1139.
Suyong R. Enhanced stability of non–proton–transferred clusters of hydrated hydrogen fluoride HF(H2O)n (n = 1–7): A molecular orbital study // J. Phys. Chem. A. – 2001. – V. 105, N 42. – P. 9725–9735.
Veerman A., Myong L.H., Kim K.S. Dissolution nature of lithium hydoxide by water molecules // J.Chem. Phys. – 2005. – V. 123, N 8. – P. 084321/1–084321/7.
Dissolution of a base (RbOH) by water clusters / S. Odde, H.M. Lee, M. Kołaski, B.J. Nhin, K.S. Kim // J.Chem.Phys. – 2004. – V. 121, N 10. – P. 4665–4670.
Ab initio molecular orbital study of the acidity of hydrated lithium hydroxide / C.L. Marshall, J.B. Nicholas, H. Brand, K.A. Carrado, R.E. Winans // J. Phys. Chem. – 1996. – V. 100, N 39. – P. 15748–15752.
Ferro Y., Allouche A. Sodium hydroxide formation in water clusters: the role of hydrated electrons and the influence of electric field // J. Chem. Phys. – 2003. – V. 118, N 23. – P. 10461–10469.
Karelson M., Tamm T., Zerner M.C. Multicavity reaction field method for the solvent effect description in flexible molecular systems // J.Phys.Chem. – 1993. – V. 97, N 46. – P. 11901–11907.
Reconsideration of solvent effects calculated by semiempirical quantum chemical methods / M. Szafran, M.M. Karelson, A.R. Katritzky, J. Koput, M.C. Zerner // J. Comput. Chem. – 1993. – V. 14, N 3. – P. 371–377.
General atomic and molecular electronic–structure system: Review / M.W. Schmidt, K.K. Baldridge, J.A. Boatz, S.T. Elbert, M.S. Gordon, J.H. Jensen, S. Koseki, N. Matsunaga, K.A. Nguen, S.J. Su, T.L. Windus, M. Dupuis, J.A. Montgomery // J. Comput. Chem. – 1993. – V. 14, N 11. – P. 1347–1363.
P. Geerlings, F. De Proft, W. Langenaeker. Conceptual Density Functional Theory // Chem. Rev. – 2003. – V. 103, N 5. – P. 1793–1874.
Арбузников А.В. Гибридные обменно–корреляционные функционалы и потенциалы: развитие концепции // Журн. cтруктур. химии. – 2007. – Т. 48, № 7. – С. 6–38.
Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods. I. Method // J. Comput. Chem. – 1989. – V. 10, N 2. – P. 209–220.
Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods. II. Applications// J. Comput. Chem. – 1989. – V. 10, N 2. – P. 221–264.
Кравченко А.А., Гребенюк А.Г., Лобанов В.В. Квантово–хімічне моделювання взаємодії наночастинок кремнезему з водним розчином хлориду натрію // Укр. хим. журн. – 2005. – V. 71, № 8. – С. 82–86.
Сорбенты на основе силикагеля в радиохимии / Б.Н. Ласкорин, В.В. Стрелко, Д.Н. Стражеско, В.И. Денисов – М.: Атомиздат, 1977. – 301 с.
Горб Л.Г., Ильченко Н.Н., Гончарук В.В. Квантово–химическое исследование геометрической структуры комплексов HCl nH2O (n = 1–3) // Журн. физ. химии. – 1991. – Т. 65, № 9. – С. 2418–2421.
Packer M.J., Clary D.C. Interaction of HCl with water clusters: (H2O)nHCl, n = 1–3 // J. Phys. Chem. – 1995. – V. 99, N 39. – P. 14323–14333.
Lee C., Sosa C. A Theoretical study of the ionic dissociation of HF, HCl, and H2S in water clusters // J. Chem. Phys. – 1996. – V. 104, N 18. – P. 7081–7085.
Allouche A., Couturier–Tamburelli I., Chiavassa T. Ab Initio model study of the mechanism of hydrogen chloride ionization on ice: reactivity of C3O2 with ionized HCl // J. Phys. Chem. B. – 2000. – V. 104, N 7. – P. 1494–1506.
Sobolewski A.L., Domcke W. Photochemistry of HCl(H2O)4: cluster model of the photodetachment of the chloride anion in water // J. Phys. Chem. A. – 2003. – V. 107, N 10. – P. 1557–1562.
Кравченко А.А., Гребенюк А.Г., Лобанов В.В. Квантово–хімічне моделювання гідратованих комплексів хлороводню на поверхні кремнезему // Наук. вісн. Волин. держ. ун–ту ім. Л.Українки. – 2005, № 2. – С. 10–13.
Kravchenko A.A., Grebenyuk A.G., Lobanov V.V. A density functional theory study on localization sites for hydrogen chloride molecules on silica surface // NATO advanced research workshop ‘Pure and applied surface chemistry and nanomaterials for human life and environmental protection’. Abstr. Intern. Conf. ‘Nanomaterials in Chemistry, Biology and Medicine’ (Sept. 14–17, 2005, Kyiv, Ukraine). –P. 103.
Endohedral and exohedral complexes of polyhedral double four–membered–ring units with atomic and ionic impurities / S.S. Park, Ch. Xiao, F. Hagelberg, D. Hossain, Ch.U. Pittman Jr., S. Saebo // J. Phys. Chem. A. – 2004. – V. 108, N 51. – P. 11260–11272.
Модифицированные кремнеземы в сорбции, катализе и хроматографии / Под ред. Г.В. Лисичкина. – Москва: Химия, 1986. – 248 с.
Варварин А.М., Белякова Л.А. Исследования взаимодействия кремнезема с серной кислотой // Журн. прикл. химии. – 1998. – Т. 71, № 4. – С. 591–595.
Кравченко А.А., Гребенюк А.Г., Лобанов В.В. Квантовохимическое моделирование взаимодействия поверхности кремнезема с серной кислотой // Химия, физика и технология поверхности. – 2007. –Вып. 13. – C. 13–17.
Воронин Е.Ф. Чуйко А.А. Исследование влияния электроно–акцепторных свойств атомов кремния поверхности кремнезема на хемосорбцию полярных молекул / В кн. Химия поверхности кремнезема. – В 2–х ч. / Под ред. А.А. Чуйко. – Киев: Наук. думка, 2001. – Ч. 1. – С. 252–331.
В.А.Тертых, Л.А. Белякова. Химические реакции с участием поверхности кремнезема. – Киев: Наук. думка, 1991. – 264 с.
Кравченко А.А., Гребенюк А.Г., Лобанов В.В. Теоретичне дослідження взаємодії поверхні кремнезему з водними розчинами фтороводню // Химия, физика и технология поверхности. – 2008. – Вып. 14. – С. 16–21.
Шабанова Н.А., Саркисов П.Д. Основы золь–гель технологии нанодисперсного кремнезема. – М.: Академкнига, 2004. – 206 с.
Kravchenko A.A., Grebenyuk A.G. A DFT calculation of silica surface etching with aqueous sodium hydroxide // Methods and applications of computational chemistry. 1st Internat. Symp.: Book of Abstr. – Kharkiv, 2005. – P. 45.
Кравченко А.А., Гребенюк А.Г., Лобанов В.В. Квантовохімічне дослідження протолітичної рівноваги найпростіших амінів на межі поділу фаз кремнезем–вода // Автореф. доп. Всеукр. конф. “Хімія, фізика та технологія модифікування поверхні” (Київ, Україна, 20–22 травня 2009 р.). – С. 77.
Власова Н.Н., Маркитан О.В., Стукалина Н.Г. Адсорбция биогенных аминов на поверхности высокодисперсного кремнезема из водных растворов // Коллоид. журн. – 2006. – Т. 68, № 3. – С. 421–423.
Кравченко А.А., Гребенюк А.Г., Лобанов В.В. Квантовохімічне моделювання протолітичної рівноваги біогенних амінів при адсорбції поверхнею високодисперсного кремнезему // Автореф. доп. Всеукр. конф. “Хімія, фізика та технологія поверхні наноматеріалів” (Київ, Україна, 28–30 травня 2008 р.). – С. 176.
