应用ABEEMσπ极化力场对Zn2+水溶液配位微结构和水交换反应进行分子动力学模拟研究

摘要

应用ABEEMσπ极化力场,对Zn2+水溶液体系进行分子动力学模拟,探讨Zn2+的配位微结构和配体水交换反应.水分子模型采用ABEEM-7P精细水模型.模拟后对体系结构、电荷及动力学性质进行细致分析.结构分析表明,平衡体系中Zn2+的第一层配位数为6,这与实验值是一致的.水交换反应过程中,溶剂水由O-Zn-O角分线斜上(下)方进攻Zn2+,配位水由O-Zn-O角分线斜下(上)方逐渐远离.极化力场模拟时Zn2+与交换水间的距离变化波动较大,而固定电荷力场的波动较小.模拟发现,极化力场的径向分布函数能精细地展示第二、三层配体的配位微结构,第二配位层存在靠近Zn2+的亚壳层,能与第一水合层发生水交换反应,充分体现了Zn2+的极化效应.本文阐明了水交换反应中,Zn2+位点电荷与交换水中氧原子孤对电子位点电荷的规律性变化,从电荷的角度解释了水交换反应的合理性.ABEEMσπ极化力场模拟Zn2+水溶液获得第一水合层的平均配位驻留时间为2.0×10-9s,在实验值范围内,说明ABEEMσπ极化力场可以合理地模拟Zn2+水溶液体系.