Ион-реагент NH4~+(H2O)n. Расчет строения, термодинамических параметров гидратации, равновесного состава и подвижности

摘要

Значительный интерес к исследованию иона-реагента NH4+(H2O)_n обусловлен его успешным применением в спектрометрии ионной подвижности и масс-спектрометрии с химической ионизацией. В настоящей работе получены расчетные данные по строению и свойствам ионов NH4+(H2O)_n (п = 0—4), которые необходимы для изучения закономерностей химической ионизации, прогнозирования и интерпретации спектров ионной подвижности и масс-спектров. С помощью квантово-химических методов рассчитано строение и уточнен изомерный состав ионов NH4~+(H2O)_n Выявлен наиболее полный набор изомеров сn= 3и4(7и23 изомера соответственно). Установлено, что наиболее стабильные изомеры NH4+(H2O)_n отличаются разветвленной нециклической структурой с ядром NH4~+ и максимальным числом ионных водородных связей NH...O. Вычислены термодинамические параметры реакций гидратации наиболее стабильных изомеров NH4+(H2O)_n (п = 0—3). Достигнута точность расчета, сопоставимая с погрешностью экспериментального определения термодинамических параметров. Вычислен состав иона-реагента для типичных экспериментальных условий. Расчет показал, что ион-реагент представлен ионами NH4+(H2O)_n (п = 0—2). С использованием найденных структурных данных и данных о составе иона-реагента рассчитана его приведенная подвижность траекторным методом с двумя различными алгоритмами. Вычисленные приведенные подвижности согласуются с экспериментальными величинами.