錒系元素具有高放射性和毒性,為開展錒系水溶液化學(xué)的實驗研究帶來了困難與挑戰(zhàn)。得益于理論計算方法和計算能力的快速發(fā)展,運用分子動力學(xué)模擬水溶液環(huán)境并研究錒系在水溶液當(dāng)中的化學(xué)行為成為一種可替代的方法。本文擬合了Np⁴⁺、Am³⁺、Cm³⁺三種金屬離子的力場參數(shù)并進行了評估,進而將其用于溶液配位化學(xué)和動力學(xué)研究。為了研究的系統(tǒng)性,也開展了Th⁴⁺、U⁴⁺、Pu⁴⁺三種錒系離子的分子模擬研究�；趯ι鲜隽N離子的分子動力學(xué)研究,系統(tǒng)報道了該六種錒系離子的第一、二溶劑化層結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、立體化學(xué)及駐留時間等方面的共性與特性,并從能量方面探究這些內(nèi)在差異的原因。結(jié)果顯示,本文報道的參數(shù)適用于錒系離子的配位結(jié)構(gòu)和結(jié)合自由能的研究,但對于動力學(xué)性質(zhì)的研究,宜謹慎用于相同價態(tài)的錒系離子溶液體系的定性理解。本文也探究了六種錒系離子在水溶液中與Cl^-、NO₃^-和CO₃^2-...

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【部分圖文】：

圖1SPC/E水環(huán)境中R/2和IOD之間關(guān)系的多項式方程10Fig.1IODasafunctionofR/2inwater(SPC/E)10.

8K：從250K分兩階段至298K，總時長100ps；(3)預(yù)平衡過程：NPT系綜，T=298K，P=1.013×105Pa，總時長500ps；(4)采樣：在298K、1.013×105Pa的NPT系綜下，采樣20ns用于分析。溫控采用Berendsen弱耦合技術(shù)35，其中τT=....

圖2根據(jù)表1中的LJ參數(shù)得出的An3+/4+-水的Lennard-Jones勢函數(shù)曲線

子配位數(shù)接近于9。Allen等24對Cm3+溶液的EXAFS研究報道Cm3+―Ow鍵長為0.245–0.246nm，在較低的離子強度下測得IOD為0.245nm，CN=10.2；而在較高的離子強度下IOD為0.246nm，CN=9.3。為了盡可能準確模擬Cm3+的外層水分子配位數(shù)....

圖7MD捕捉到的An4+/3+的水合物的優(yōu)勢立體幾何結(jié)構(gòu)Fig.7ThedominantconformationsofthehydratedAn4+/3+duringMDsampling.

2O)7]+配合物在溶劑環(huán)境下Th4+―Cl的鍵長為0.272nm，在同樣條件下8配位的PuCl4(H2O)4中Pu4+―Cl的配位鍵長為0.262nm，與本項工作的動力學(xué)模擬結(jié)果誤差在±0.002nm。而U4+與Cl在水溶液配位結(jié)構(gòu)的表征工作較少，根據(jù)一項1200K高溫下UCl....

圖8軌跡最后5ns的金屬與水相互作用的能量分解：靜電相互作用(黑色)和范德華相互作用(紅色)Fig.8Theenergydecompositionofnon-bondedinteractionintoelectrostatic(black)andvdW(red)interactionsduringthelast5nsofproductionrun.

nm，Cm的相應(yīng)鍵長為0.251nm。而對Np4+的HNO3水溶液的EXAFS光譜研究21測得在5.0molL1HNO3水溶液中，與Np4+配位的氧原子中有約4.5個來自硝酸根，另有7個水分子，配位數(shù)為11.5，Np4+和硝酸根配位O原子的配位距離為0.252nm，這比我們的模擬....

本文編號：3935371