Молекулярные наноструктуры жидких и адсорбированных в микропорах активных углей спиртов и диолов по данным молекулярно-динамических расчетов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.04, кандидат химических наук Кучеров, Алексей Викторович

• Кучеров, Алексей Викторович
• кандидат химических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат химических наук Кучеров, Алексей Викторович

1 Введение.

2 Обзор литературы.

2.1 Описание строения жидкостей.

2.1.1 Метод ассоциатов и комплексов.

2.1.2 Жидко стная флуктуация.

2.1.3 Функции распределения частиц.

2.2 Экспериментальные способы определения молекулярных наноструктур в диолах и спиртах.

2.2.1 Определение структур в жидкой фазе.

2.2.2 Изучение структур в твердой фазе.

2.2.3 Энергетические характеристики водородной связи.

2.2.4 Адсорбенты.

2.3 Компьютерное моделирование.

2.3.1 Метод молекулярной динамики.

2.3.2 Метод Монте-Карло.

2.3.3 Другие методы моделирования.

2.4 Потенциалы, применяемые в молекулярной динамике.

2.5 Физические характеристики веществ, вычисляемые методами молекулярной динамики.

2.6 Моделирование ассоциированных жидкостей.

2.6.1 Моделирование адсорбированных флюидов.

2.6.2 Моделирование в полях.

2.7 Элементы теории графов.

2.8 Выводы из обзора литературы.

3 Экспериментальная часть.

3.1 Молекулярно-динамическое моделирование спиртов и диолов в ячейке жидкости и модельных порах.:.

3.2 Программа для топологического анализа полученных молекулярных наноструктур.

4 Обсуждение результатов.

4.1 Выбор критерия водородного связывания.

4.2 Расчет концентрации ассоциатов из п молекул.

4.2.1 Воспроизводимость результатов.

4.2.2 Молекулярные наноструктуры жидких спиртов.

4.2.3 Молекулярные наноструктуры адсорбированных спиртов.

4.2.4 Топология межмолекулярных наноструктур жидких и адсорбированных спиртов.

4.2.5 Молекулярные наноструктуры жидких диолов.

4.2.6 Молекулярные наноструктуры адсорбированных диолов.

5 Выводы из работы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Молекулярные наноструктуры жидких и адсорбированных в микропорах активных углей спиртов и диолов по данным молекулярно-динамических расчетов»

Актуальность работы

Образование и характеристики молекулярных наноструктур (ассоциатов) в жидкостях давно привлекают внимание исследователей. Если говорить более точно, предметом изучения являются не конкретно ассоциаты, а вся структура жидкости. Причина столь длительного интереса к одному и тому же объекту понятна - это отсутствие до сих пор достоверных и надежных зависимостей, позволяющих описывать любую жидкость при любых условиях. Это связано, с одной стороны, с важностью знания концентраций и структур ассоциатов для установления фундаментальной связи ассоциирование — макросвойства, а с другой - с отсутствием экспериментальных методов, позволяющих надежно определять характеристики таких структур. Существующие экспериментальные методы: рентгено- и нейтронография, релеевское рассеяние света, акустическая и диэлектрическая спектроскопия позволяют фиксировать наличие ассоциатов и оценивать их размеры, но не дают детальной информации об их концентрациях и строении. Более информативными, а в случае веществ, адсорбированных в микропорах активных углей, практически единственными являются численные методы, особенно методы молекулярной динамики, поскольку они дают информацию о точном расположении атомов и молекул.

Разумеется, существуют экспериментальные закономерности, позволяющие по имеющимся данным вычислить значения других, но, как правило, эти закономерности не имеют реального теоретического обоснования. Некоторые свойства, такие как диэлектрическая проницаемость, вязкость, очевидно, зависят от структуры жидкости, но как раз здесь исследователи и сталкиваются с проблемой определения этой структуры. В случае кристаллических твердых тел ее установление не представляет какой-то принципиальной сложности — наличие периодичности, постоянное расположение (с точностью до колебаний) частиц в решетке позволяет надежно идентифицировать структуру. Жидкость же не обладает ни периодичностью, ни постоянством координат атомов. Основная сложность изучения ассоциатов заключается в их нестабильности: они склонны к диссоциации, объединению с другими молекулами или ассоциатами и т. п., и все это происходит за промежутки времени порядка пикосекунд.

В конечном счете, знание структуры является ключом к свойствам жидкости. Не каждая жидкость может быть всесторонне изучена: она может быть слишком дорогой, слишком токсичной, слишком нестабильной или слишком химически активной в отношении емкостей хранения. Дополнительные сложности исследования возникают, если такое вещество изучается в условиях, отличающихся от обычных, поскольку известно, что, например, свойства поверхностной фазы отличаются от свойств объемной, свойства объемной — от свойств адсорбированной, свойства фазы с наложенным полем - от свойств фазы без поля. Но если иметь возможность предсказывать свойства исходя только из строения и структуры, все эти проблемы удастся обойти. Фактически проблема взаимосвязи «структура — макросвойства» сводится к созданию уравнения, в одной части которого - макросвойство, в другой -функция, зависящая от структуры жидкости, определенная для этого макросвойства.

Наличие данных по структуре жидкости, полученных методами компьютерного моделирования, позволяет сократить задачу определения формулы взаимосвязи структуры с макросвойствами до определения вида функции, поскольку переменные этой функции (концентрация и свойства всех встречающихся ассоциатов) и значение макросвойства для каждых конкретных условий могут быть получены.

Цель работы

Количественное определение на основе нового метода, представляющего сочетание молекулярно-динамических расчетов и элементов теории графов, зависимостей концентраций и топологии молекулярных наноструктур в жидких и адсорбированных моноспиртах и диолах в зависимости от структуры молекул компонентов, температуры и (в случае адсорбированных растворов) от структур адсорбентов (щелевидные поры активных углей разной ширины), как основы для решения основной задачи молекулярной теории жидкостей и растворов: создания методов расчета макросвойств, как функции от концентраций и характеристик молекулярных наноструктур.

Научная новизна

1. Разработан (совместно с другими авторами) новый метод количественного анализа концентраций и характеристик молекулярных наноструктур в жидких и адсорбированных флюидах, основанный на сочетании молекулярно-динамических расчетов и элементов теории графов.

2. На основе метода разработана программа для ЭВМ, использующая в качестве входных данных файлы молекулярно-динамической траектории и выдающая в качестве результатов численную информацию о средних концентрациях идентифицированных ассоциатов и их характеристиках.

3. Для оценки реалистичности и границ применимости метода впервые проведена апробация метода на примере ряда жидких и адсорбированных спиртов и диолов на основе анализа зависимостей концентраций и характеристик молекулярных наноструктур от температуры и строения молекул и (в случае адсорбированных флюидов) от ширины и степени заполнения поры адсорбатами.

На защиту выносятся следующие результаты

- Количественные данные о концентрациях молекулярных наноструктур в жидких метаноле, этаноле, 1-бутаноле как функции температуры.

- Количественные данные о концентрациях молекулярных наноструктур в адсорбированных метаноле, этаноле, 1-пропаноле, 1-бутаноле как функции температуры, ширины и степени заполнения модельной микропоры.

- Количественные данные о концентрациях молекулярных наноструктур в жидких 1,2-этандиоле, 1,2-пропандиоле, 1,3-пропандиоле, 2,5-гександиоле как функции температуры.

- Количественные данные о концентрациях молекулярных наноструктур в адсорбированных 1,2-этандиоле, 1,2-пропандиоле, 1,3-пропандиоле, 2,5-гександиоле как функции от температуры, ширины и степени заполнения модельной микропоры.

- Изомерный состав ассоциатов ряда систем.

Научная и практическая значимость работы

Разработанный метод и написанная на его основе программа для ЭВМ позволяет производить в исследуемых веществах определение концентраций и характеристик молекулярных наноструктур как основы для решения фундаментальной задачи молекулярной теории жидкостей и растворов: создания методов расчета зависимости макросвойств от концентраций и характеристик молекулярных наноструктур и использования этих зависимостей для решения ряда практических задач в информатике, медицине и других областях.

Апробация результатов диссертации

Основные результаты работы были представлены на всероссийском симпозиуме «Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности», Клязьма, 2008 г., 2010 г., Международной конференции «Сорбенты как фактор качества жизни и здоровья», Белгород, 2008 г., Симпозиуме по межмолекулярному взаимодействию и конформациям молекул, Челябинск, 2008 г., Петрозаводск, 2010 г., Международной конференции по химической термодинамике, Казань, 2009 г., Международной конференции «Физика жидкости: современные проблемы», Киев, 2010 г., Всероссийской конференции «Нано- и супрамолекулярная химия в сорбционных и ионообменных процессах», Белгород, 2010 г., Научной конференции «Ломоносовские чтения. Секция Химия» Москва, 2010 г., Международной конференции «Термодинамика 2011» Афины, Греция, 2011 г.

Публикации

По результатам данной работы опубликованы 1 статья в научном журнале из перечня ВАК и 12 тезисов докладов на российских и международных конференциях и симпозиумах.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания моделируемых систем и метода идентификации ассоциатов, изложения результатов и их обсуждения, выводов, списка цитируемой литературы (137 источников) и приложения. Работа изложена на 129 страницах машинописного текста, содержит 178

Заключение диссертации по теме «Физическая химия», Кучеров, Алексей Викторович

5 Выводы из работы

1. На основе сочетания молекулярной динамики и элементов теории графов разработан метод, который в отношении веществ, образующих водородные связи, позволяет идентифицировать надмолекулярные структуры (ассоциаты); определять количественный состав ассоциата; в некоторых случаях, выявлять одинаковые (с точностью до геометрии) изомеры и описывать их усредненные характеристики. На основе метода разработана программа для ЭВМ, использующая в качестве входных данных файлы молекулярно-динамической траектории и выдающая в качестве результатов численную информацию об идентифицированных ассоциатах.

2. Впервые получены количественные данные по содержанию молекулярных наноструктур в жидких спиртах (метанол, этанол, 1-бутанол), и исследована их зависимость от температуры.

3. Впервые получены количественные данные по содержанию' молекулярных наноструктур в адсорбированных спиртах (метанол, этанол, 1-пропанол, 1-бутанол), и исследована их зависимость от температуры и ширины микропоры.

4. Впервые разработана программа, и определены зависимости изомерных составов надмолекулярных структур жидких и адсорбированных моноспиртов от степени заполнения микропоры и температуры.

5. Впервые получены количественные данные по содержанию молекулярных наноструктур в жидких диолах (1,2-этандиол, 1,2-пропандиол, 1,3-пропандиол, 2,5-гександиол), и исследована их зависимость от температуры.

6. Впервые получены количественные данные по содержанию молекулярных наноструктур в адсорбированных диолах (1,2-этандиол, 1,3-пропандиол, 2,5-гександиол), и исследована их зависимость от температуры, ширины и степени заполнения микропоры.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Кучеров, Алексей Викторович, 2011 год

1. А. Ф. Скрышевский, Количественное описание структуры жидкостей // В кн. «Строение вещества», М.: Высшая школа. 1980. С. 7-25.

2. М. X. Карапетьянц, С. И. Дракин, Общая и неорганическая химия, М.: Химия. 1981.

3. М. И. Шахпаронов, Строение жидких фаз // В кн. «Введение в современную теорию растворов», М.: Высшая школа. 1976. С. 102-158.

4. Дж. Рашбрук, Равновесные теории жидкого состояния // В кн. «Физика простых жидкостей», М.: Мир. 1971. С. 30-59.

5. Н. Марч, М.Тоси, Статистические структурные характеристики и термодинамика жидкостей // В кн. «Движение атомов жидкости», М.: Металлургия. 1980. С. 814.

6. Т. Astley, G. G. Birch, М. G. В. Drew, P. М. Rodger, G. R. H. Wilden, Effect of Available Volumes on Radial Distribution Functions // J. Comput. Chem. 1998. V. 19(3). P. 363-367.

7. К. П. Гуров, Метод Боголюбова // В кн. «Основания кинетической теории», М.: Наука. 1966. С. 10-183.

8. Я. И. Френкель, Свойства жидкостей и механизм плавления // В кн. «Кинетическая теория жидкостей», Ленинград: Наука. 1975. С. 122-220.

9. L. Karlsson, L. Asbrink, С. Fridh, Е. Lindholm, A. Svensson, The Conformation of Ethylene Glycol Studied with Photoelectron Spectroscopy // Phys. Scr. 1980. V. 21. P. 170-172.

10. O. Bastiansen, Intra-Molecular Hydrogen Bonds in Ethylene Glycol, Glycerol, and Ethylene Chlorohydrin // Acta Chem. Scand. 1949. V. 3. P. 415-421.

11. N. G. Tsierkezos, I. E. Molinou, Densities and Viscosities of Ethylene Glycol Binary Mixtures at 293.15K// J. Chem. Eng. Data. 1989. V. 44. P. 955-958.

12. В. H. Карцев, M. H. Родникова, С. H. Штыков, Инверсия температурного коэффициента внутреннего давления и структурная организация жидкофазных систем // Журн. структур, химии. 2004. Т. 45. С. 94-98.

13. I. Shulgin, Е. Ruckenstein, Kirkwood-Buff Integrals in Aqueous Alcohol Systems:

14. Aggregation, Correlation Volume, and Local Composition // J. Phys. Chem. B. 1999. V. 103. P. 872-877.

15. R. Zana, M. J. Eljebari, Fluorescence Probing Investigation of the Self- Association of Alcohols in Aqueous Solution // J. Phys. Chem. 1993. V. 97. P. 11134-11136.

16. M. Brai, U. Kaatze, Ultrasonic and Hypersonic Relaxations of Monohydric AicohoIAVater Mixtures // J. Phys. Chem. 1992. V. 96. P. 8946-8955.

17. C. Kuttenberg, E. Scheiber, V. Gutmann, An Infrared Spectroscopic Study on the Influence of Water on Alcohols // Monatsh. Chem. 1995. V. 126. P. 889-895.

18. M. Matsumoto, K. E. Gubbins, Hydrogen Bonding in Liquid Methanol // J. Chem. Phys. 1990. V. 93. P. 1981-1994.

19. J. Palacios, M. Ayala, M. Rubio, The Influence of Self-association of Aliphatic Alcohols on Microwave Heating // J. Mat. Sei. Lett. 1999. V. 18. P. 285-288.

20. J. R. Dixon, W. O. George, Md. F. Hossain, R. Lewis, J. M. Price, Hydrogen-bonded Forms of Methanol. IR Spectra and Ab initio Calculations // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1997. V. 93(20). P. 3611-3618.

21. W. O. George, T. Has, Md. F. Hossain, B. F. Jones, R. Lewis, Hydrogen-bonded Forms of Ethanol — IR-Spectra and Ab initio Computations // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1998. V. 94. P. 2701-2708.

22. M. Van Thiel, E. D. Becker, G. C. Pimentel, Infrared Studies of Hydrogen Bonding of Methanol by the Matrix Isolation Technique // J. Chem. Phys. 1957. V. 27. P. 95-99.

23. L. J. Bellamy, R. J. Pace, Hydrogen Bonding by Alcohols and Phenols. The Nature of the Hydrogen Bond in Alcohol Dimers and Polymers // Spectrochim. Acta, Part A. 1966. V. 22. P. 525-533.

24. S. W. Benson, Some Observations on the Structures of Liquid Alcohols and Their Heats of Vaporization//J. Am. Chem. Soc. 1996. V. 118. P. 10645-10649.

25. A. J. Barnes, H. E. Hallam, Infrared Cryogenic Studies. Part 5: Ethanol and Ethanol-d in Argon Matrices //Trans. Faraday Soc. 1970. V. 66. P. 1932-1940.

26. U. Liddel, E. D. Becker, Infrared Spectroscopic Studies of Hydrogen Bonding in Methanol, Ethanol, and t-Butanol // Spectrochim. Acta, Part A. 1975. V. 10. P. 70-84.

27. M. Ehbrecht, F. Huisken, Vibrational Spectroscopy of Ethanol Molecules and Complexes Selectively Prepared in Gas Phase and Adsorbed on Large Argon Clusters // J. Phys. Chem. 1997. V. 101. P. 7768-7777.

28. Sh. D. Christian, V. Cheam, S. B. Farnham, Vapor Phase Association of Methanol. Vapor Density Evidence for Trimer Formation // J. Phys. Chem. 1970. V. 74. P. 41574159.

29. F. Huisken, M. Stemmler, Infrared Photodissociation of Small Methanol Clusters // Chem. Phys. Lett. 1988. V. 144. P. 391-395.

30. U. Buck, X. J. Gu, C. Lauenstein, A. Rudolph, Infrared Photodissociation of Size-selected Methanol Clusters // J. Chem. Phys. 1990. V. 92. P. 6017-6029.

31. U. Buck, X. J. Gu, M. Hobein, C. Lauenstein, A. Rudolph, Infrared Photodissociation of Mass-selected Molecular Clusters // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1990. V. 86. P. 1923-1929.

32. G. Brink and L. Glasser, Dielectric studies of molecular association. A model for the association of ethanol in dilute solution//J. Phys. Chem. 1978. V. 82. P. 1000-1005.

33. S. Perez-Casas, L. M. Trejo, M. Costas, Self-association of Phenols in Inert Solvents. Apparent Heat Capacities of Phenol, Substituted Phenols and Aromatic Alcohols in n-Heptane // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1991. V. 87. P. 1733-1738.

34. S. W. Campbell, Chemical Theory for Mixtures Containing any Number of Alcohols // Fluid Phase Equil. 1994. V. 102. P. 61-84.

35. C. A. Schmidt, S. W. Campbell, An Association Model for Mixtures Containing Any

36. Number of Alkanes and Any Number of Alcohols: Application to Alcohol-Alkane Binary Systems // Int. J. Thermophys. 1995. V. 16(5). P. 1299-1307.

37. T.-K. Ha, H. Frei, R. Meyer, Hs. H. Giinthard, Conformation of EG: Isometric Group, ab initio Study of Internal H-Bonding and IR-Matrix Spectra of the Species CH2OHCH2OH, CD2OHCD2OH and CH2ODCH2OD // Theor. Chem. Acta (Berl). 1974. V. 34. P. 277-292.

38. M.H. Родникова, H.A. Чумаевский. B.M. Троицкий. Д.Б. Каюмова, Структура жидкого этиленгликоля // Журн. физ. химии. 2006. Т. 80. №5. С. 947-957.

39. H. В. Лифанова, Т. M. Усачева, В. И. Журавлев, Равновесные и релаксационные диэлектрические свойства 1,2-этандиола //Журн. физ. химии. 2007. Т. 81. № 5. С. 943-951.

40. I. Carmichael, D. М. Chipman, С. A. Podlasek, A. S. Serianni, Torsional Effects on the1. IT

41. One-Bond С- С Spin Coupling Constant in Ethylene Glycol: Insights into the Behavior of 'jcc in Carbohydrates // J. Am. Chem. Soc. 1993. V. 115. P. 10863-10870.

42. M. A. Murcko, R. A. DiPaola, Ab Initio Molecular Orbital Conformational Analysis of Prototypical Organic Systems. 1. Ethylene Glycol and 1,2-Dimethoxyethane // J. Am. Chem. Soc. 1992. V. 114(25). P. 10010-10018.

43. K. G. R. Pachler, P. L. Wersels, Rotational isomerism: X. A Nuclear Magnetic Resonance Study of 2-Fluoro-ethanol and Ethylene Glycol // J. Mol. Struct. 1970. V. 6. P. 471-478.

44. U. Koch and A. J. Stone, Conformational dependence of the molecular charge distribution and its influence on intermolecular interactions // J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1996. V. 92(10). P. 1701-1708.

45. А. N. Rubinov, В. A. Bushuk, А. P. Stupak, Self-Association of the Molecules of Alcohols in a Condensed Phase at Different Temperatures // J. Appl. Spectrosc. 1998. V. 65. P. 514-520.

46. О. В. Гринева, Межмолекулярные водородные связи: сопоставление ассоциатов, существующих в кристаллах и жидкостях // Журн. структ. химии. 2007. Т. 48. С. 802-807.

47. D. R. Allan, S. J. Clark, М. J. P. Brugmans, G. J. Ackland, W. L. Vos, Structure of crystalline methanol at high pressure // Phys. Rev. B: Condens. Matter. V. 58. P. 809812.

48. P. Robyr, В. H. Meier, P. Fischer, R. R. Ernst, A Combined Structural Study Using NMR Chemical-Shielding-Tensor Correlation and Neutron Diffraction in Polycrystalline Methanol // J. Am. Chem. Soc. 1994. V. 116. P. 5315-5323.

49. R. A. Klein, Hydrogen Bonding in Strained Cyclic Vicinal Diols: The Birth of the Hydrogen Bond // Chem. Phys. Lett. 2006. V. 429(4-6). P. 633-637.

50. W. M. Latimer, W. H. Rodebush, Polarity and Ionization from the Standpoint of the Lewis Theory of Valence // J. Am. Chem. Soc. 1920. V. 42. P. 1419-1433.

51. S. Figueroa-Gerstenmaier, A. Cabanas, M. Costas, Self-Association and Complex Formation in Alcohol-Unsaturated Hydrocarbon Systems. Heat Capacities of Linear Alcohols Mixed with Alkenes and Alkynes // Phys. Chem. Chem. Phys. 1999. V. 1. P. 665-674.

52. V. S. Znamenskiy, M. E. Green, Quantum Calculations on Hydrogen Bonds in Certain Water Clusters Show Cooperative Effects // J. Chem. Theory Comput. 2007. V. 3. P. 103-114.

53. Ю.Я. Ефимов, О влиянии геометрии водородного мостика на колебательные спектры воды: простейшие модели потенциала Н-связи // Журн. структ. химии. 2008. Т. 49. С. 275-283.

54. F. Cordier, S. Grzesiek, Temperature-dependence of Protein Hydrogen Bond Properties as Studied by High-resolution NMR // J. Mol. Biol. 2002. V. 715. P. 739-752.

55. M. Matsumoto, Why does Water Expand when It Cools? // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 103. 017801 P. 1-4.

56. А. Г. Гривцов, Методика численных экспериментов и динамикамикрогетерогенных систем // В кн. «Метод молекулярной динамики в физической химии».-М.: Наука. 1996. С. 16-108.

57. Г. Г. Маленков, Д. JI. Тытик, Динамика сеток водородных связей в жидкой воде по данным численного эксперимента // В кн. «Метод молекулярной динамики в физической химии». М.: Наука. 1996. С. 204-234.

58. J. Kotrla, D. Nachtigallova, L. Kubelkova, L. Heeribout, C. Doremieux-Morin, J. Fraissard, Hydrogen Bonding of Methanol with Bridged OH Groups of Zeolites: Ab Initio Calculation, 'H NMR and FTIR Studies // J. Phys. Chem. B. 1998. V. 102. P. 2454-2463.

59. W. Gorbatschow, M. Arndt, R. Stannarius, F. Kremer, Dynamics of H-bonded Liquids Confined to Nanopores // Europhys. Lett. 1996. V. 35 (9). P. 719-724.

60. H. Kowalczyk, G. Rychlicki, A. P. Terzyk, Low-Cowerage Adsorption of Methanol, Ethanol and Carbon Tetrachloride on Homo and Heterogeneous Surface, Differential Heat and Integral Molar Entropy // Polish J. Chem. 1993. V. 67. P. 2019-2028.

61. A. P. Terzyk, G. Rychlicki, M. S. Cwiertnia, P. A. Gauden, P. Kowalczyk, Effect of the Carbon Surface Layer Chemistry on Benzene Adsorption from the Vapor Phase and from Dilute Aqueous Solutions // Langmuir. 2005. V. 21. P. 12257-12267.

62. Y. I. Tarasevich, E. V. Aksenenko, Interaction of Water, Methanol and Benzene Molecules with Hydrophilic Centres at a Partially Oxidised Model Graphite Surface // Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects. 2003. V. 215. P. 285-291.

63. M. M. Дубинин, Микропористые структуры углеродных адсорбентов // В кн. «Адсорбция в микропорах» — М.: Наука. 1983. С. 186-192.

64. G. Sutmann, Classical Molecular Dynamics, Quantum Simulations of Complex Many-Body Systems: From Theory to Algorithms // Lecture Notes, John von Neumann Institute for Computing, Julich. 2002. V. 10. P. 211-254.

65. А. В. Комолкин, E. Э. Ельц, Молекулярная динамика: от модели к визуализации // Компьютерные инструменты в образовании. 2004. №3. с. 5-14.

66. L. Verlet, Computer «Experiments» on Classical Fluids. I. Thermodynamical Properties of Lennard-Jones Molecules // Phys. Rev. 1967. V. 159(1). P. 98-103.

67. F. Ercolessi, A Molecular Dynamics Primer // Trieste, ICTP. 1997. P. 56.

68. К. В. Шайтан, С. С. Сарайкин, Молекулярная динамика // http://www.moldyn.ru/Hbrary/md/default.htm. 1999.

69. I. Harsanyi, Ph. А. Ворр, A. Vrhovsek, L. Pusztai, On the Hydration Structure of LiCl Aqueous Solutions: A Reverse Monte Carlo Based Combination of Diffraction Data and Molecular Dynamics Simulations // J. Mol. Liq. 2011. V. 158. P. 61-67.

70. P. L. Cummins, J. E. Gready, Coupled Semiempirical Molecular Orbital and Molecular Mechanics Model (QM/MM) for Organic Molecules in Aqueous Solution // J. ComputChem. 1997. V. 18(12). P. 1496-1512.

71. T. Kraska, К. E. Gubbins, Phase Equilibria Calculations with a Modified SAFT Equation of State. 1. Pure Alkanes, Alkanols, and Water // Ind. Eng. Chem. Res. 1996. V. 35. P. 4727-4737.

72. J. P. Wolbach, S. I. Sandier, The Use of Molecular Orbital Calculations to Describe the Phase Behavior of Hydrogen-Bonding Mixtures // Int. J. Thermophys. 1997. V. 18(4). P. 1001-1016.

73. J. Baker, A. A. Jarzecki, P. Pulay, Direct Scaling of Primitive Valence Force Constants: An Alternative Approach to Scaled Quantum Mechanical Force Fields // J. Phys. Chem. A. 1998. V. 102. P. 1412-1424.

74. R. H. Henchman, J. W. Essex, Generation of OPLS-like Charges from Molecular Electrostatic Potential Using Restraints // J. Comput. Chem. 1999. V. 20. P. 483-498.

75. L. Saiz, J. A. Padro, E. Guardia, Structure and Dynamics of Liquid Ethanol // J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. P. 78-86.

76. A. K. Rappe, W. A. Goddard, Charge Equilibration for Molecular Dynamics Simulations // J. Phys. Chem. 1991. V. 95. P. 3358-3363.

77. W. L. Jorgensen, D. S. Maxwell, J. Tirado-Rives, Development and Testing of the OPLS All-Atom Force Field on Conformational Energetics and Properties of Organic Liquids// J. Am. Chem. Soc. 1996. V. 118. P. 11225-11236.

78. G. Kaminski, W. L. Jorgensen, Performance of the AMBER94, MMFF94, and OPLS-AA Force Fields for Modeling Organic Liquids // J. Phys. Chem. 1996. V. 100. P.18010-18013.

79. P. R. Gerber, K. Mfiller, MAB, a generally applicable molecular force field for structure modelling in medicinal chemistry // J. Comput. Aided Mol. Des. 1995. V. 9. P. 251-268.

80. M. Levitt, M. Hirshberg, R. Sharon, K. E. Laidig, V. Daggett, Calibration and Testing of a Water Model for Simulation of the Molecular Dynamics of Proteins and Nucleic Acids in Solution // J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. P. 5051-5061.

81. D. A. C. Beck, V. Daggett, Methods for Molecular Dynamics Simulations of Protein Folding/Unfolding in Solution // Methods. 2004. V. 34. P. 112-120.

82. H. D. Thomas, K. Chen, N. L. Allinger, Toward a Better Understanding of Covalent Bonds: The Molecular Mechanics Calculation of C-H Bond Lengths and Stretching Frequencies // J. Am. Chem. Soc. 1994. V. 116. P. 5887-5897.

83. A. A. Chialvo, M. Houssa, P. T. Cummings, Molecular Dynamics Study of the Structure and Thermophysical Properties of Model si Clathrate Hydrates // J. Phys. Chem. B. 2002. V. 106. P. 442-451.

84. X. Chen, I. Weber, R. W. Harrison, Hydration Water and Bulk Water in Proteins Have Distinct Properties in Radial Distributions Calculated from 105 Atomic Resolution Crystal Structures //J. Phys. Chem. B. 2008. V. 112. P. 12073-12080.

85. W. L. Jorgensen, J. Chandrasekhar, J. D. Madura, R. W. Impey, M. L. Klein, Comparison of simple potential functions for simulating liquid water // J. Chem. Phys. 1983. V. 79(2). P. 926-935.

86. A. Wallqvist, D. G. Covell, D. Thirumalai, Hydrophobic Interactions in Aqueous Urea Solutions with Implications for Mechanisms of Protein Denaturation // J. Am. Chem. Soc. 1998. V. 120. P. 427-428.

87. S. V. Shevkunov, S. I. Lukyanov, J.-M. Leyssale, C. Millot, Computer simulation of CI' hydration in anion-water clusters // Chem. Phys. 2005. V. 310. P. 97-107.

88. M. S. Kelkar, J. L. Rafferty, E. J. Maginna, J. I. Siepmann, Prediction of viscosities106and vapor-liquid equilibria for five polyhydric alcohols by molecular simulation // Fluid Phase Equilib. 2007. V. 260. P. 218-231.

89. L. M. Egolf, M. D. Wessel, P. C. Jurs, Prediction of Boiling Points and Critical Temperatures of Industrially Important Organic Compounds from Molecular Structure // J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1994. V. 34. P. 941-956.

90. M. S. Skaf, I. A. Borin, B. M. Ladanyi, Simulation of Solvation Dynamics in H-Bonding Solvents: Dynamics of Solute-Solvent H-Bonds in Methanol-Water Mixtures // Mol. Eng. 1997. V. 7. P. 457-472.

91. L. Saiza, J. A. Padro, E. Guardia, Structure of Liquid Ethylene Glycol: A Molecular Dynamics Simulation Study with Different Force Felds // J. Chem. Phys. 2001, V. 114(7). P. 3187-3199.

92. J. A. Padro, L. Saiz, E. Guardian Hydrogen Bonding in Liquid Alcohols: a Computer Simulation Study // J. Mol. Liq. 1997. V. 461. P. 243-248.

93. A.V. Gubskaya, P. G. Kusalik, Molecular Dynamics Simulation Study of Ethylene Glycol, Ethylenediamine, and 2-Aminoethanol. 1. The Local Structure in Pure Liquids // J. Phys. Chem. A. 2004. V. 108. P. 7151-7164.

94. W. L. Jorgensen, Optimized Intermolecular Potential Functions for Liquid Alcohols // J. Phys. Chem. 1986. V. 90 (7). P. 1276-1284.

95. G. Widmalm, R: W. Pastor, A Comparison of Langevin and Molecular Dynamics Simulations: Equilibrium and Dynamics of Ethylene Glycol in Water // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1992. V. 88. P. 1747-1754.

96. H. Hayashi, H. Tanaka, K. Nakanishi, Molecular Dynamics of Flexible Molecules: Torsional Motions of n-Butane and Ethylene Glycol // Fluid Phase Equilib. 1995. V. 104. P. 421-430.

97. M. Haughney, M. Ferrario, I. R. McDonald, Molecular Dynamics Simulation of Liquid Methanol // J. Phys. Chem. 1987. V. 91. P. 4934-4940.

98. F. Wang, R. Pottel, U. Kaatze, Dielectric Properties of Alkanediol/Water Mixtures 11 J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. P. 922-929.

99. J. Fidler, P. M. Rodger, Solvation Structure around Aqueous Alcohols // J. Phys. Chem. B. 1999. V. 103. P. 7695-7703.

100. M. A. Wilson, A. Pohorille, Adsorption and Solvation of Ethanol at the Water Liquid

101. Vapor Interface: A Molecular Dynamics Study // J. Phys. Chem. B. 1997. V. 101. P. 3130-3135.

102. M. Chalaris, J. Samios, Hydrogen Bonding in Supercritical Methanol. A Molecular Dynamics Investigation // J. Phys. Chem. B. 1999. V. 103. P. 1161-1166.

103. W. L. Jorgensen, Structure and Properties of Liquid Methanol // J. Am. Chem. Soc. 1980. V. 102. P. 543-549.

104. I. Y. Shilov, В. M. Rode, V. A. Durov, Long Range Order and Hydrogen Bonding in Liquid Methanol: A Monte Carlo Simulation // Chem. Phys. 1999. V. 241. P. 75-82.

105. T. Kabeya, Y. Tamai, H. Tanaka, Structure and Potential Surface of Liquid Methanol in Low Temperature: Comparison of the Hydrogen Bond Network in Methanol with Water// J. Phys. Chem. B. 1998. V. 102. P. 899-905.

106. IO. К. Товбин, Сорбция в пористых системах // В кн. «Метод молекулярной динамики в физической химии». — М.: Наука. 1996. С. 128-178.

107. А. V. Klochko, Е. М. Piotrovskaya, Е. N. Brodskaya, Computer Simulations of the Structural and Kinetic Characteristics of Binary Ar—Kr Solutions in Graphite Pores // Langmuir. 1996. V. 12. P. 1578-1584.

108. A. M. Вишняков, E. M. Пиотровская, E. H. Бродская, Равновесие жидкость-пар и молекулярная структура в системе метан-этан при адсорбции в мезопоре // Журн. Физ. Химии. 2000. Т. 74. С. 1657-1663.

109. F. Kremer, A. Huwe, М. Arndt, P. Behrens, W. Schwieger, How Many Molecules Form a Liquid? // J. Phys.: Condens. Matter. 1999. V. 11. P. A175-A188.

110. A. Huwe, F. Kremer, P. Behrens, W. Schwieger, Molecular Dynamics in Confining Space: From the Single Molecule to the Liquid State // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 28. P. 2338-2341.

111. E. H. Бродская, Микроструктура поверхностных слоев воды // В кн. «Метод молекулярной динамики в физической химии». -М.: Наука. 1996. С. 179-203.

112. А. P. Terzyk, S. Furmaniak, P. A. Gauden, P. J. F. Harris, J. Wloch, Testing Isotherm

113. Models and Recovering Empirical Relationships for Adsorption in Microporous Carbons Using Virtual Carbon Models and Grand Canonical Monte Carlo Simulations // J. Phys.: Condens. Matter. 2008. V. 20. 385212.

114. W. Steele, Computer Simulations of Physical Adsorption: a Historical Review // Appl. Surf. Sei. 2002. V. 196. P. 3-12.

115. W. Sun, Zh. Chen, S.-Y. Huang, Effect of an External Electric Field on Liquid Water Using Molecular Dynamics Simulation With a Flexible Potential // J. Shanghai Univ. (Eng. Edition). 2006. V. 10(3). P. 268 -273.

116. W. Sun, Zh. Chen, S.-Y. Huang, Molecular Dynamics Simulation of Liquid Methanol under the Influence of an External Electric Field // Fluid Phase Equilib. 2005. V. 238. P. 20-25.

117. S. J. Suresh, V. M. Naik, Theory of Dielectric Constant of Aqueous Solutions // J. Chem. Phys. 2002. V. 116. P. 4212-4220.

118. K. A. Maerzke, J. I. Siepmann, Effects of an Applied Electric Field on the Vapor-Liquid Equilibria of Water, Methanol, and Dimethyl Ether // J. Phys. Chem. B. 2010. V. 114. P. 4261-4270.

119. S. J. Suresha, A. L. Prabhu, A. Arora, Influence of Electric Field on the Hydrogen Bond Network of Methanol // J. Chem. Phys. 2007. V. 126. P. 134502.

120. M. Yamada, H. E. Stanley, F. Sciortino, Equation of State of Supercooled Water from the Sedimentation Profile // Phys. Rev. E. 2003. V. 67. P. 010202:1-4.

121. H. P. Schultz, E. B. Schultz, Т. P. Schultz, Topological Organic Chemistry. 10. Graph Theory and Topological Indices of Conformational Isomers // J. Chem. Inf. Comput. Sei. 1996. V. 36. P. 996-1000.

122. H. P. Schultz, E. B. Schultz, Т. P. Schultz, Topological Organic Chemistry. 9. Graph Theory and Molecular Topological Indices of Stereoisomeric Compounds // J. Chem. Inf. Comput. Sei. 1995. V. 35. P. 864-870.

123. Под. ред. P. Кинга, Химические приложения топологии и теории графов, Москва: Мир. 1987.

124. Р. Уилсон, Определения и примеры // В кн. «Введение в теорию графов», Москва: Мир. 1977. С. 17-35.128. http://dasher.wustl.edu/tinker/ 1

125. N. L. Allinger, Y. H. Yuh, J.-H. Lii, Molecular Mechanics. The MM3 Force Field for Hydrocarbon//J. Am. Chem. Soc. 1989. V. 111. P. 8551-8566.

126. J.-H. Lii, N. L. Allinger, Molecular Mechanics. The MM3 Force Field for Hydrocarbons. 2. Vibrational Frequencies and Thermodynamics // J. Am. Chem. Soc. 1989. V. 111. P. 8566-8575.

127. H. К. Двояшкин, Экспериментальное исследование самодиффузии жидкости в пористых средах методом ЯМР ИГМП, Дисс. . д. ф.-м. наук. Казань, КГУ. 1995.

128. I. Вако, Т. Grosz, G. Palinkasa, Ethylene Glycol Dimers in the Liquid Phase: A Study by X-ray and Neutron Diffraction // J. Chem. Phys. 2003. V. 118(7). P. 3215-3221.

129. A. M. Толмачев, Г. О. Хондарь, К. М. Анучин, А. В. Кучеров, Т. В. Богдан, Топология молекулярных наноструктур адсорбированного и жидкого этанола // Коллоид, журн. 2009. Т. 71. № 6. С. 844-851.

130. Рисунок 79: ФРР для 1-бутанола в поре 1,0 нм, 390 К Рисунок 80: ФРР для 1-бутанола в поре 1,6 нм, 185 Кйг) 16 14 12 10 5 6 4 2 0 Л ' »1 ; • ;20 1S i

131. S \ ' *. -o-H \ ^V -ОНо 0 05 / Л- - 1 15 2 2.5 3 35 4 45 5 55 6 65 7 0.5 1 1.5 , .А 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.S 7

132. Рисунок 81: ФРР для 1-бутанола в поре 1,6 нм, 298 К Рисунок 82: ФРР для 1-бутанола в поре 1,6 нм, 390 Кg(r) i : j \ А

133. S ; -OH j \ 1 X : : -он ■ .------оо i », /r.À i уД-- ~T--- r.A1 1.5 2 25 3 3.5 4 4.5 S 5.5 6 6.5 7 1 1.5 2 2.5 1 3.5 4 4.5 5 5 5 6 6.5 1

134. Рисунок 83: ФРР для 1,2-этандиола «в кубе», 265 К Рисунок 84: ФРР для 1,2-этандиола «в кубе», 375 К

135. О 0.5 1 1.5 2 11 3 3.5 « 4.5 5 55 6 65 11 1 Ап И; • : ----00

136. О 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5 5 6 6.5 7

137. Рисунок 131: ФРР для кубе», 245 К1,3-пропандиола «в

138. Рисунок 132: ФРР для 1,3-пропандиола «в кубе», 293 К

139. О 0.5 1 1.5 2 2 5 3 35 4 45 5 5.5 6 6.5 7

140. Рисунок 133: ФРР для кубе», 480 К1,3-пропандиола «в0.4\ • • 'Г\ -он/ ' у \ \ , » / *\» V /----А 1 \ V . ^Д^^Л^чу*-^ V Г'А0 0-5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7

141. Рисунок 134: ФРР для кубе», 270 К2,5-гександиола «в

142. Рисунок 135: ФРР для 2,5-гександиола «в кубе», 375 К02 О