Введение к работе
і Актуальность темы. Изучение теоретических аспектов и практи-.:.'.: .'.: че'сісого приложения гидрофобного аффекта требует понимания существа происходящих в растворах процессов на микроструктурном уровне. Эта задача традиционными методами (эксперимент и метод интегральных уравнений) сейчас вряд ли разрешима, так как эксперимент дает интегральные характеристики, причем связь их с микроструктурными часто неоднозначна, во всяком случае требует дополнительного анализа, метод же интегральных уравнений, в своп очередь, чрезвычайно трудоемок и расчеты по нему возможны пока лишь при очень грубых предположениях. Особенно усложняется задача при рассмотрении гидратации сложных гетерофункциональных молекул. Поэтому "является актуальной задача использования других методов, в частности, методов машинного моделирования. Штоды молекулярной динамики (ЦЦ), Монте-Карло (МК), Ланжевеновской динамики (ДЦ) позволяют получать информацию непосредственно на микроструктурном уровне, с одной стороны, и для случая термодинамических величин, с другой, МД и МК расчеты дают адекватные эксперименту результаты, причем обеспечивается возможность их интерпретации на микромолекулярном уровне. При этом объем и разносторонность получаемой информации позволяют выяснить принципиальные вопросы, общие для многих классов соединений. Изложенное приводит к выводу об актуальности исследований методом Щ.
Целью настоящей работы является теоретическое исследование методом ВД моделирования особенностей гидратации молекулы гекса-метилфосфортриашда (ГШТ). Специальной задачей било установление различия характеристик гидратации в областях около полярных и неполярных групп и в промежуточной между ними области. С этой целью изучались структурные, термодинамические, кинетические характе-
ристики смеси Н20+ГЬЙТ при мольных долях 0.01; 0,005 и температур pax 100 и 300 К. Определялось взаимодействие молекул воды с ТІШ и изменение структуры, энергетики и кинетики воды в присутствии сложной молекулы, как возмущающего фактора. Методической задачей была оценка погрешностей результатов ВД эксперимента в зависимости от граничных условий, от корректности учета дальнего окружения, от вида потенциальной функции.
Научная и практическая значимость. Показана неоднозначная связь терминов "стабилизация структуры" и "разрушение структуры" с микрохарактеристиками состояния растворителя: подвижностью, энергетикой связей, распределением водородных связей по углам и т.д.
Установлена связь термодинамических функций, самодиффузии, диэлектрической проницаемости с состоянием гидратных оболочек ра- ' здельно по областям.
Полученные результаты указывают направление усовершенствования феноменологической интерпретации данных физического эксперимента по смесям воды с молекулами гетерофункциональных органических соединений.
Получен потенциал межмолекулярного взаимодействия ГШТ-ПЯТ, пригодный для теоретических и практических расчетов.
Научная новизна. Б работе впервые представлены оценки точности МД моделирования в зависимости от граничных условий моделирования, от вида потенциальной функции, способа задания потенциала и учета реакционного поля дальнего окружения. Получен полуэмпирическим путем потенциал пзеимодействия вода-П.ЙТ и ГлИТ-ПЙТ.
Получены структурно-динамические характеристики состояния воды в трех различных областях гидратации молекули ГЖТ и установлена их связь с макроскопическими свойствами: термодинамическими функциями смешения и коэффициентами самодшМтупии.
На защиту выносятся следующие научные результаты:
-
Результаты оценок погрешностей Щ моделирования в зависимости от разных параметров.
-
Результаты расчета на ЭВМ методом молекулярной динамики системы Н20-ШТ.
-
Расчет потенциала межмолекулярного взаимодействия ГМСТ-ГМФТ.
Аппробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались на ІУ Всесоюзной конференции по термодинамике органических соединений (Куйбышев, 1985 г.), на семинарах по динамике частиц в жидкой фазе (Харьков, 1968 г., Андижан, 1988 г.), на семинаре по проблемам теории растворов (Ленинград, 1988 г.), на конференции молодых ученых химиков (Таллин, 1987 г.), на семинаре кафедры органических соединений (ТГУ, Тарту, 1987 г.).
По материалам диссертации опубликовано б печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов, приложения, содержит 52 рисунка, 12 таблиц и список литературы из 128'наименований.
