浓氯化钙水溶液中高配位Ca-Cl离子团簇:分子动力学模拟研究

摘要

采用分子动力学(MD)模拟研究了5.55 mol·kg-1氯化钙溶液的微观结构特征,尤其是溶液中高配位Ca-Cl离子团簇的结构与性质,探究了温度对于高配位Ca-Cl离子团簇的影响.结果 显示,5.55 mol·kg-1氯化钙溶液中,除形成[CaCl]+、[CaCl2]0离子对外,还存在一些高配位[CaClx]2-x(x=3 ～6)离子团簇.高配位[Ca-Clx]2-x(x=3～6)离子团簇在5.55 mol·kg-1氯化钙溶液中介稳存在,易解离或进一步缔合形成更大Ca-Cl离子团簇,这可能与溶液中大量未完全水合Ca2+对高配位[CaClx]2-x(x=3 ～6)离子团簇水壳层的扰动破坏有关.温度升高,氯化钙溶液中Ca-Cl离子缔合增强,但高配位Ca-Cl离子团簇的平均存在时间(tav)减小,这表示高温下溶液中Ca-Cl离子团簇频繁地解离与缔合,离子团聚趋势更为显著.本工作观测到的高配位[CaCl]2-x(x=3 ～6)离子团簇可能是浓氯化钙溶液Ca-Cl离子缔合过程中一种热力学不稳定结构,但这些高配位Ca-Cl离子团簇的形成可能对溶液结晶及相关化学过程产生不利影响.