镎(Ⅳ)、镅(Ⅲ)、锔(Ⅲ)的AMBER力场参数化及评估

发布时间：2024-03-23 03:14

　　锕系元素具有高放射性和毒性,为开展锕系水溶液化学的实验研究带来了困难与挑战。得益于理论计算方法和计算能力的快速发展,运用分子动力学模拟水溶液环境并研究锕系在水溶液当中的化学行为成为一种可替代的方法。本文拟合了Np⁴⁺、Am³⁺、Cm³⁺三种金属离子的力场参数并进行了评估,进而将其用于溶液配位化学和动力学研究。为了研究的系统性,也开展了Th⁴⁺、U⁴⁺、Pu⁴⁺三种锕系离子的分子模拟研究。基于对上述六种离子的分子动力学研究,系统报道了该六种锕系离子的第一、二溶剂化层结构、性质、立体化学及驻留时间等方面的共性与特性,并从能量方面探究这些内在差异的原因。结果显示,本文报道的参数适用于锕系离子的配位结构和结合自由能的研究,但对于动力学性质的研究,宜谨慎用于相同价态的锕系离子溶液体系的定性理解。本文也探究了六种锕系离子在水溶液中与Cl^-、NO₃^-和CO₃^2-...

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【部分图文】：

图1SPC/E水环境中R/2和IOD之间关系的多项式方程10Fig.1IODasafunctionofR/2inwater(SPC/E)10.

8K：从250K分两阶段至298K，总时长100ps；(3)预平衡过程：NPT系综，T=298K，P=1.013×105Pa，总时长500ps；(4)采样：在298K、1.013×105Pa的NPT系综下，采样20ns用于分析。温控采用Berendsen弱耦合技术35，其中τT=....

图2根据表1中的LJ参数得出的An3+/4+-水的Lennard-Jones势函数曲线

子配位数接近于9。Allen等24对Cm3+溶液的EXAFS研究报道Cm3+―Ow键长为0.245–0.246nm，在较低的离子强度下测得IOD为0.245nm，CN=10.2；而在较高的离子强度下IOD为0.246nm，CN=9.3。为了尽可能准确模拟Cm3+的外层水分子配位数....

图7MD捕捉到的An4+/3+的水合物的优势立体几何结构Fig.7ThedominantconformationsofthehydratedAn4+/3+duringMDsampling.

2O)7]+配合物在溶剂环境下Th4+―Cl的键长为0.272nm，在同样条件下8配位的PuCl4(H2O)4中Pu4+―Cl的配位键长为0.262nm，与本项工作的动力学模拟结果误差在±0.002nm。而U4+与Cl在水溶液配位结构的表征工作较少，根据一项1200K高温下UCl....

图8轨迹最后5ns的金属与水相互作用的能量分解：静电相互作用(黑色)和范德华相互作用(红色)Fig.8Theenergydecompositionofnon-bondedinteractionintoelectrostatic(black)andvdW(red)interactionsduringthelast5nsofproductionrun.

nm，Cm的相应键长为0.251nm。而对Np4+的HNO3水溶液的EXAFS光谱研究21测得在5.0molL1HNO3水溶液中，与Np4+配位的氧原子中有约4.5个来自硝酸根，另有7个水分子，配位数为11.5，Np4+和硝酸根配位O原子的配位距离为0.252nm，这比我们的模拟....

本文编号：3935371