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碱金属卤化物水溶液分子模拟中的离子对作用

Ion pairing in molecular simulations of aqueous alkali halide solutions.

作者信息

Fennell Christopher J, Bizjak Alan, Vlachy Vojko, Dill Ken A

机构信息

Department of Pharmaceutical Chemistry, University of California at San Francisco, San Francisco, CA 94143, USA.

出版信息

J Phys Chem B. 2009 May 14;113(19):6782-91. doi: 10.1021/jp809782z.

Abstract

Using classical molecular dynamics simulations, we study ion-ion interactions in water. We study the potentials of mean force (PMF) for the full set of alkali halide ion pairs, and in each case, we test different parameter sets for modeling both the water and the ions. Altogether, we compared 300 different PMFs. We also calculate association equilibrium constants (KA) and compare them to two types of experiments. Of additional interest here was the proposition of Collins called the "law of matching water affinities", where the relative affinity of ions in solution depends on the matching of cation and anion sizes. From observations on the relative depths of the free energies of the contact ion pair (CIP) and the solvent-shared ion pair (SIP), along with related solvent structure analyses, we find a good correlation with this proposition: small-small and large-large should associate in water, and small-large should be more dissociated.

摘要

通过经典分子动力学模拟,我们研究了水中的离子 - 离子相互作用。我们研究了全套碱金属卤化物离子对的平均力势(PMF),并且在每种情况下,我们测试了用于模拟水和离子的不同参数集。总共,我们比较了300种不同的PMF。我们还计算了缔合平衡常数(KA)并将它们与两种类型的实验进行比较。这里另外感兴趣的是柯林斯提出的“水亲和力匹配定律”,其中溶液中离子的相对亲和力取决于阳离子和阴离子大小的匹配。通过对接触离子对(CIP)和溶剂共享离子对(SIP)自由能相对深度的观察,以及相关的溶剂结构分析,我们发现与该命题有很好的相关性:小 - 小和大 - 大的离子对在水中应该缔合,而小 - 大的离子对应该更易解离。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/e4c3/2698044/1fb662478708/nihms95098f1.jpg

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