液態(tài)水分子間氫鍵成鍵度的計(jì)算機(jī)模擬與研究.pdf

1、氫鍵已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)一百多年，目前的研究表明氫鍵是一種非常重要的分子間的相互作用。從無機(jī)物到有機(jī)物，氫鍵在分子的構(gòu)象，分子間的聚合以及化學(xué)體系的功能等方面都起著重要的作用。可以說氫鍵是人們揭開一些物理化學(xué)現(xiàn)象的關(guān)鍵所在，因此對(duì)氫鍵的研究仍然需要給與高度的關(guān)注。
　　 水是大自然賦予我們的寶貴財(cái)富，是人類賴以生存的必要條件。它在生產(chǎn)、生活以及生命過程中起著非常關(guān)鍵的作用。水表現(xiàn)出的一些特殊性質(zhì)，值得我們進(jìn)行深入的探討與研究。水分子具有特

2、殊性質(zhì)主要是由于水中能夠形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)，而且這種氫鍵網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)的，其基本動(dòng)力學(xué)過程可以認(rèn)為是體系中氫鍵的不斷形成和斷裂。但是目前為止，水的這種動(dòng)力學(xué)過程的細(xì)節(jié)并沒有完全被人們所了解。
　　 Car-Parrinello動(dòng)力學(xué)方法(CPMD)是一種基于第一原理的從頭分子動(dòng)力學(xué)方法。在本文中，我們用CPMD對(duì)水的二聚體和液態(tài)水體系進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，研究與氫鍵有關(guān)的性質(zhì)。
　　 通過對(duì)液態(tài)水分子體系模擬結(jié)果的統(tǒng)計(jì)分析，我們得到了水

3、體系氫鍵的幾何判別標(biāo)準(zhǔn)、徑向分布函數(shù)、成鍵度和氫鍵壽命等重要物理量的定量結(jié)果。
　　 我們的結(jié)果表明，水中氫鍵體系的性質(zhì)隨溫度升高呈現(xiàn)非線性的變化。這個(gè)結(jié)果與直觀的想象是不同的。此外，通過與量子化學(xué)Gaussian軟件的計(jì)算結(jié)果相比較，我們發(fā)現(xiàn)溫度可以改變水分子的電子分布，從而加快氫鍵的馳豫過程，對(duì)氫鍵的性質(zhì)產(chǎn)生一定的影響。
　　 通過在微觀水平對(duì)水中氫鍵體系的研究分析，使我們對(duì)水分子體系在不同溫度下表現(xiàn)出的特殊性質(zhì)有了