Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Структура нитратов этил-, пропил- и бутиламмония по данным метода молекулярной динамики

Работа №134503

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

физика

Объем работы50
Год сдачи2017
Стоимость4280 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
23
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 3
Глава 1. Краткий обзор современного состояния исследования ионных
жидкостей 5
Глава 2. Методика моделирования 7
2.1. Методология расчетов 7
2.2. Модельные потенциалы 9
2.3. Физические характеристики модельных систем, рассчитанные по
результатам моделирования 10
Глава 3. Микроструктура нитратов этил-, пропил- и бутиламмония 12
3.1. Анализ полученных функций радиального распределения 12
3.2. Оценка скорости изменения ориентации нитрат-аниона 19
Заключение
Список литературы 26
Приложения

В последние годы как по фундаментальным, так и по техническим причинам
существенно возрос исследовательский интерес к ионным жидкостям (ИЖ).
Главным образом это связано с такими свойствами ИЖ, как пренебрежимо малое
давление насыщенного пара, широкий диапазон температурной стабильности,
высокая проводимость и малая вязкость. Ионные жидкости остаются жидкими в
очень широком диапазоне температур, они хорошие растворители для
органических, неорганических и полимерных соединений, они негорючие, а
также обладают низкой токсичностью и высокой ионной проводимостью,
благодаря чему можно рассматривать их как наиболее перспективные
реакционные среды, позволяющие снизить загрязнение окружающей среды.
Важным подклассом ИЖ являются протонные ионные жидкости (ПИЖ),
которые образуются при переносе протона от кислоты к основанию. Протонный
перенос приводит к появлению доноров и акцепторов протонов и образованию
сетки водородных связей, в ряде аспектов сходной с трехмерной сеткой
водородных связей в воде. Эти процессы наделяют ПИЖ уникальным набор
свойств (высокая проводимость и текучесть), которые отличают их от
апротонных ионных жидкостей (АИЖ) и представляют потенциальный интерес
для электрохимических приложений, таких как электролиты для топливных
элементов, солнечных батарей или двухслойных конденсаторов.
Однако, несмотря на огромный интерес исследователей к подобным объектам,
детальное понимание особенностей формирования микроструктуры ионных
жидкостей, а также установление связи микроскопических характеристик с
параметрами, измеряемыми в эксперименте, пока не достигнуто. Это связано с
многообразием изучаемых систем, наличием множества разнонаправленных
процессов и внутримолекулярных взаимодействий, сложностью проведения
количественного анализа на молекулярном уровне.
В данной работе были рассмотрены три ионных жидкости: нитраты этил-,
пропил- и бутиламмония (ЭАН, ПАН и БАН). Перечисленные ИЖ отличаются4
количеством метиленовых групп в составе катиона, что позволило провести
систематический анализ влияния числа указанных групп на особенности
микроструктуры данных ионных жидкостей.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

В данной работе методом молекулярной динамики были промоделированы
нитраты этил-, пропил- и бутиламмония при комнатной температуре и
атмосферном давлении. По результатам моделирования были построены 11
функций радиального распределения и рассчитаны скорости изменения
ориентации нитрат-анионов во всех рассмотренных ионных жидкостях.
Анализ функций радиального распределения показал, что ближайшее окружение
аминогруппы для каждого из трех рассмотренных катионов составляют нитрат–
анионы. При этом анион ориентирован к азоту аминогруппы двумя кислородами.
Для катиона этиламмония ЭАН наблюдается наличие достаточно устойчивого
окружения и у метильной группы, состоящего из нитрат-анионов. При этом тип
ориентации кислородов нитрат-аниона относительно метильной группы сходен
с их ориентацией относительно аминогруппы. В случае катиона этиламмония
можно говорить о существовании некого подобия структурной «сетки» из
связей. Однако увеличение числа метиленовых групп в составе катиона
приводит к кардинальному изменению ситуации. Взаимодействие нитратанионов с аминогруппами усиливается, а с метильными группами становится
менее явным. При этом ориентация ��3 относительно ��3 становится другой –
теперь нитрат-анион ориентирован в направлении углерода метильной группы
одним кислородом.
Анализ поведения функции автокорреляции вращательной переориентации
нитрат-аниона показал, что все полученные функции могут быть с хорошей
точностью аппроксимированы суммой двух экспонент. Скорость вращательных
движений в плоскости нитрат-аниона примерно в два раза выше скорости
переориентации плоскости, в которой лежат атомы нитрат-аниона.
При этом характерные времена переориентации нитрат-аниона для ЭАН и
ПАН близки, что свидетельствует о том, что вращательная подвижность24
нитрат-аниона существенно не изменяется с добавлением одной метиленовой
группы. В то же время для нитрата бутиламмония наблюдается существенное
(в 1,5 раза) замедление вращения. Полученные данные хорошо согласуются с
результатами анализа функций радиального распределения


1. P. Wasserscheid, T. Welton «Ionic liquids in synthesis» - Wiley Online Library,
2003
2. H. Ohno «Electrochemical aspects of Ionic Liquids» - John Wiley & Sons, Inc., 2005
3. S. Zhang, N. Sun, X. He, X. Lu and X. Zhang // J. Phys. Chem. Ref. Data – 2006 –
35 – P. 1475
4. N. V. Plechkova and K. R. Seddon // Chem. Soc. Rev. – 2008 – 37 – P. 123
5. D. R. MacFarlane, M. Forsyth, P. C. Howlett, J. M. Pringle, J. Sun, G. Annat, W.
Neil and E. Izdorodina // Acc. Chem. Res. – 2007 – 40 – P. 1165
6. Z. Zeng, B. S. Phillips, J.-C. Xiao and J. M. Shreeve // Chem. Mater. – 2008 – 20 –
P. 12719
7. J. S. Wilkes // J. Mol. Catal. A: Chem. – 2004 – 214 – P. 11
8. P. Walden // Bull. Russ. Acad. Sci. – 1914 – 1800 – P. 405
9. T. L. Greaves and C. J. Drummond // Chem. Rev. – 2008 – 108 – P. 206
10. A. W. K. Fumino and R. Ludwig // Angew. Chem., Int. Ed. – 2009 – 48 – P.
3184
11. W. Xu and C. A. Angell // Science – 2003 – 302 – P. 422
12. T. L. Greaves, A. Weerawardena, C. F. Andgre, I. Krodkiewska and C. J.
Drummond // J. Phys. Chem. B – 2006 – 110 – P. 22479
13. T. L. Greaves, A. Weerawardena, I. Krodkiewska and C. J. Drummond //
Chem. Rev. – 2008 – 112 – P. 896
14. R. Atkin and G. G. Warr // J. Phys. Chem. B – 2008 – 112 – P. 4164
15. D. F. Kennedy and C. J. Drummond // J. Phys. Chem. B – 2009 – 113 – P.
569026
16. Y. Umebayashi, W.-L. Chung, T. Mitsugi, S. Fukuda, M. Takeuchi, K. Fujii, T.
Takamuku, R. Kanzaki and S. Ishiguro // J. Comput. Chem. – 2008 – 7 – P. 125
17. T. Mendez-Morales, J. Carrete, O. Cabeza, O. Russina, A. Triolo, L. J.
Gallego and L. M. Varela // Phys. Chem. Chem. Phys. – 2015 – 17 – P. 5298
18. T. Mendez-Morales, J. Carrete, O. Cabeza, O. Russina, A. Triolo, L. J.
Gallego and L. M. Varela // J. Phys. Chem. B. – 2014 – 118 – P. 761
19. W. L. Jorgensen, D. S. Maxwell, J. Tirado-Rives // J. Am. Chem. Soc. – 1996 -
118(45) – P. 11225
20. W. D. Cornell, P. Cieplak, C. I. Bayly, I. R. Gould, K. M. Merz, Jr., D. M.
Ferguson, D. C. Spellmeyer, T. Fox, J. W. Caldwell, P. A. Kollman // J. Am. Chem.
SOC – 1995 – 117 – P. 5179
21. S. J. Weiner, P. A. Kollman, D. T. Nguyen, D. A. Case // J. Comp. Chem. –
1986 – 7(2) – P. 230
22. A. P. Lyubartsev, A. Laaksonen // Comp. Phys. Comm. – 2000 – 128 – P. 565
23. А.В. Комолкин, М.Г. Шеляпина «Метод молекулярной динамики» – СПб.:
Изд-во «Соло», 2007
24. C. Ebner, R. Sansone, M. Probst // Int. J. Quant. Chem. – 1998 – 70 – P.877
25. T. Megyes, S. Balint, E. Peter, et al. // J. Phys. Chem. – 2009 – 113 – P.4054
26. J.-I. Choe, K. Kim, S.-K. Chang // Bull. Korean Chem. Soc. – 2000 – 21 – P. 200
27. J.S. Wilkes, M. J. Zaworotko // J. Chem. Soc., Chem. Commun. – 1992 – P. 965

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.