KNO3溶液结构:密度泛函理论和分子动力学研究

基于密度泛函理论,采用ωB97XD方法和6-311++G(d,p)基组,系统研究了[K(H₂O)_n]⁺,[NO₃(H₂O)_n]-和KNO₃(H₂O)_n水合团簇的结构和性质;并结合经典分子动力学、OPLS-AA全原子力场以及SPC/E水模型模拟了不同水盐比(WSR) KNO₃溶液,目的在于深入理解KNO₃溶液中K⁺和 NO-₃的微观水合结构,以及K⁺-NO-₃离子间缔合作用特征。研究发现,对于KNO₃(H₂O)_n (n=6,8,10和12)水合团簇,K⁺第一水合层稳定结构为四、五和六水合结构,其中五水合结构最稳定。K⁺和NO-₃主要以溶剂共享离子对形式存在。随着团簇尺寸减小,直接接触离子对(CIP)物种出现。同时,分子动力学模拟证实KNO₃溶液中形成了直接接触K⁺-NO-₃离子对,且随着溶液浓度增加,CIP物种形成需越过更大能垒。以上结果表明在KNO₃稀溶液中主要存在物种为水合K⁺和NO-₃,随浓度增大,单齿直接接触离子对(MCIP)逐渐出现。在高浓溶液或过饱和溶液中,K⁺-NO-₃离子缔合主要以单齿CIP和少量双齿CIP结构存在。     

X射线及中子散射在溶液结构研究中的应用

X射线和中子散射是互补的液态结构研究的有效方法。通过数据解析可提取偏径向分布函数(PDF)、配位数分布(CN)、角分布(ADF)及空间密度分布(SDF)等,从而给出溶液在原子层次上的三维结构信息。介绍了利用X射线和中子散射研究溶液结构的实验及数据解析方法,回顾了近些年研究团队利用该方法在纯水结构、硼酸盐水溶液结构及溶液中"二氢键"等研究中的应用。简述了X射线及中子散射在溶液结构研究中存在的问题,并展望了上述方法在溶液结构研究中的发展方向。     

NiSO4溶液的DFT和EXAFS研究

由密度泛函理论(DFT)和扩展X-射线吸收精细结构(EXAFS)光谱研究硫酸镍溶液的微观水合结构。对硫酸镍水合团簇[NiSO4(H2O)n]0 (n=1-12) 的结构优化和能量计算采用DFT计算中的B3LYP方法进行。对于每一个团簇尺寸尽可能考虑所有初始构型,并以此确定能量最低结构。 DFT计算结果表明,在[NiSO4(H2O)n]0团簇中六配位结构的Ni2+为稳定构型. 水合能计算结果表明,当水合团簇尺寸较小时(n≤5),六配位直接接触离子对(CIP)为稳定构型;而当6≤n≤10时, 溶剂共享离子对 (SSIP)为稳定结构。随着团簇尺寸的增加,当n≥11时,x个水分子分割离子对 (xSIP, x是Ni2+和SO42-之间的水分子数目,且x≥2)为稳定构型。对 NiSO4溶液和NiSO4?6H2O进行EXAFS实验,结果证实Ni2+第一水合层是由六个水分子形成的稳定八面体结构,且当 NiSO4溶液浓度从0.70 mol/L到2.22 mol/L(近似饱和溶液)并未发现CIP构型。Ni-O距离和配位数(CN)分别是 2.040±0.020 ? 和6.0±1.0,这些结论与[NiSO4(H2O)n]0水合团簇的DFT计算结果一致。     

天津市地壳运动观测网络

从天津市地壳运动观测网络组网开始,重点介绍基准站观测墩建设所应用的关键技术、主要观测设备连接方法和数据处理中心的主要功能,并结合观测数据预处理对网络整体观测质量进行简单统计和分析.     

4种鲷科鱼种内细胞色素b基因序列的保守性

对真鲷(Pagrosomus major)、黄鳍鲷(Sparus latus)、黑鲷(S.macrocephalus)和平鲷(Rhabdosargus sarba)的线粒体DNA细胞色素b 405bP序列进行测定。结果发现，4种鲷科鱼种内碱基的变异较低，真鲷为0．25％，黄鳍鲷为0．74％，黑鲷和平鲷均为0；真鲷有4种单倍型，黄鳍鲷有2种单倍型，黑鲷和平鲷分别为1种单倍型，且单倍型间变异位点很少，真鲷有3个变异位点，黄鳍鲷仅有1个变异位点，而黑鲷和平鲷无变异位点。结果表明，细胞色素b基因在这4种鲷科鱼种内是相当保守的。     

RbCl溶液微观结构的分子动力学模拟

采用经典分子动力学、OPLS-AA全原子力场及TIP4P水模型,研究了300 K温度下无限稀释及1.0 mol/L的RbCl水溶液中Rb~+与Cl~-微观水合结构、水化及离子缔合特征。RbCl溶液中,水分子以氧原子去接近Rb~+,而Cl~-周围的水分子则以其中的一个氢原子去靠近。对模拟轨迹分析,获得了径向分布函数、配位数曲线、取向分布函数、水化因子等微观结构及水化信息。计算得到的Rb~+和Cl~-的第一水合层的水合距离及水合数分别为0.288、0.318 nm和7.30、7.17,对应的水化半径及水化数分别为0.270、0.290 nm和2.37、3.05。在1.0 mol/L的RbCl水溶液中,Rb~+与Cl~-之间存在直接接触和溶剂共享离子对,其Rb~+与Cl~-之间的特征距离分别为0.326和0.522 nm。采用Einstein法计算得到Rb~+和Cl~-的自扩散系数分别为(2.194±0.091 3)×10-5和(2.002±0.074 8)×10-5cm~2/s,计算得到的自扩散系数与实验值吻合很好。     

内蒙古拜仁达坝铅锌矿矿集区土壤中成矿元素分布及其赋存形态研究

对拜仁达坝铅锌矿矿集区3个多金属矿区的3个土壤粒级样品中Zn、Pb、Cu、Ag 4种主要成矿元素的7种赋存形式(水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、有机质结合态、铁锰氧化物结合态、硫化物结合态和残渣态)进行了测定。研究结果表明:1银都矿区土壤中Zn、Pb和Ag浓度最高,而道伦达坝矿区土壤中Cu的浓度最高;2拜仁达坝矿集区土壤中Zn、Pb和Cu主要以残渣态形式赋存,而Ag主要以铁锰氧化物结合态和硫化物结合态形式赋存;3拜仁达坝矿集区Zn、Pb和Cu元素在3个土壤粒级中的各个赋存形式所占的比例略有差别,但总体上大致相同,而Ag元素的赋存状态在3个土壤粒级的差异较大;4 3个矿区土壤中水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态和有机质结合态的Zn和Pb差别不大;铁锰氧化物结合态、硫化物结合态和残渣态的Zn和Pb,以及Cu和Ag的7个赋存状态在3个矿区的差别较大。     

褶积微分算子法数值模拟的边界问题研究

褶积微分算子法是一种全新的数值模拟方法,已被广泛应用于复杂介质的地震波场数值模拟,但是其边界反射问题一直没有解决。这里将最佳匹配层(PML)吸收边界条件引入到褶积微分算子法中,此方法是在研究区域的边界上加入吸收层,使边界上传入吸收层的波,随传播距离按指数规律衰减,不产生任何反射,以达到消除边界反射的目的。构造不同的模型,通过对比分析证明,PML吸收边界条件能比较好地解决褶积微分算子法的边界问题,从而验证了完全匹配层吸收效果的优越性。     

徐家围子断陷安达凹陷火石岭组天然气成藏条件分析

DS28井的勘探研究表明徐家围子断陷火石岭组具有良好的勘探前景.笔者通过对岩芯地化测试、铸体薄片、孔隙度测试等资料的分析,探究安达凹陷火石岭组天然气的气源条件、储层特征、盖层条件和成藏模式,以期深入认识松辽盆地北部火石岭组天然气富集规律,指出有利勘探区带和勘探方向.研究表明,安达凹陷火石岭组具备天然气藏形成的基本地质条...     

中国与欧洲全球尺度地球化学填图分析方法的对比

实施国际地球化学填图项目最关键的是分析问题。欧洲和中国在全球尺度地球化学填图做法上存在较大的差异。中国使用统一的采样介质,即泛滥平原沉积物,并使用几种大型设备作为骨干配合使用多方法分析系统,分析76种元素,这是人类历史上首次制作了元素周期表上除惰性气体元素和人工元素以外的几乎所有元素地球化学图。欧洲恰恰相反,欧洲在采样介质上趋向于多介质,而分析技术上只使用少数几种大型设备;分析方法的单一,使得很多关键元素没有分析出来,如贵金属元素Ag,Au,Ir,Os,Pd,Pt,Rh,Ru;卤族元素F,Cl,Br,I;分散元素Ge,In,Se,Te;与生命密切相关的元素K,N,S,B等。尽管欧洲强调以环境为目的,但很多与环境密切相关的元素都没有分析,所以欧洲的全球尺度地球化学填图的信息量大打折扣。这些不统一的做法,将会制约全球地球化学图的编制。