Μονάδα:
Κατεύθυνση ΦυσικοχημείαΒιβλιοθήκη Σχολής Θετικών Επιστημών
Ημερομηνία κατάθεσης:
2012-11-14
Συγγραφέας:
Δημητρούλης Χρήστος
Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Ιωάννης Σάμιος Καθηγητής ΕΚΠΑ
Πρωτότυπος Τίτλος:
Στατιστική Μηχανική Μελέτη του Μερικώς Αναμίξιμου Συστήματος 1- Εξανόλης - Ύδατος, με τη Μέθοδο της Μοριακής Δυναμικής Προσομοίωσης
Γλώσσες εργασίας:
Ελληνικά
Περίληψη:
Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε μέσω Μοριακής Δυναμικής (MD) τεχνικής
προσομοίωσης το μερικώς αναμίξιμο μοριακό σύστημα 1- εξανόλης/ύδατος για
διάφορα γραμομοριακά κλάσματα του ύδατος Xw, στο Μηχανικό Στατιστικό Σύνολο
ισόθερμο -ισοβαρές (N1,N2 P T), σε συνήθεις συνθήκες πίεσης μίας ατμόσφαιρας
και θερμοκρασίας 294.5 K.
Τα πρότυπα δυναμικά αλληλεπίδρασης που χρησιμοποιήθηκαν για το μόριο του ύδατος
και τις 1- εξανόλης είναι τα SPC/E και UA-TraPPE αντίστοιχα που η αξιοπιστία
τους έχει επιβεβαιωθεί σε παλαιότερες εργασίες. Η σύγκριση των θερμοδυναμικών
αποτελεσμάτων της παρούσης εργασίας με τα πειραματικά δεδομένα που δίνονται
στην διεθνή βιβλιογραφία επιβεβαιώνουν την ικανότητα των δυναμικών αυτών να
αναπαράγουν μοριακά συστήματα τύπου μίγματος αλκοόλης-ύδατος. Επιπλέον
πραγματοποιήθηκε ο υπολογισμός των ακτινικών συναρτήσεων ζεύγους μεταξύ των
κέντρων αλληλεπίδρασης των μορίων και
από αυτές μελετήθηκαν ιδιαίτερα όσες αφορούσαν ζεύγη που μπορούν να συμμετέχουν
στον σχηματισμό δεσμού υδρογόνου.
Από την ανάλυση των ακτινικών συναρτήσεων κατανομής ζευγών φαίνεται η ύπαρξη
δικτύου δεσμών υδρογόνου μεταξύ των μορίων το ύδατος, της αλκοόλης αλλά και
μεταξύ αλκοόλης και ύδατος. Η διευθέτηση που δείχνει να προτιμάται είναι αυτή
ενός ανοιχτού ή κλειστού τετραμελούς δακτυλίου που αποτελείται τόσο από άτομα
αλκοόλης όσο και ύδατος.
Από την ανάλυση δεσμών υδρογόνου συμπεραίνουμε ότι ο μέσος αριθμός
δεσμών υδρογόνου που σχηματίζεται ανά μόριο αλκοόλης είναι δύο ενώ από αυτούς ο
ένας δημιουργείται μεταξύ αλκοόλης και ύδατος. Ένα μόριο ύδατος δε σχηματίζει
κατά μέσο όρο τρεις δεσμούς υδρογόνου, επιτρέποντάς την σύνδεση των τετραμελών
δακτυλίων στο συνολικό δίκτυο δεσμών υδρογόνου. Καθώς τα μόρια του ύδατος
μειώνονται στο μίγμα ευνοείται ο σχηματισμός δεσμών υδρογόνου μεταξύ μορίων
αλκοόλης-αλκοόλης και μορίων αλκοόλης-ύδατος, παρά
μορίων ύδατος -ύδατος.
Μέσω του υπολογισμού της μέσης τετραγωνικής απομάκρυνσης του μορίου του ύδατος
υπολογίστηκε η διάχυση στο μίγμα. Η διάχυση που υπολογίστηκε, ευρέθηκε να είναι
μία τάξη μεγέθους μικρότερη σε σχέση με αυτή του καθαρού ύδατος και συμφωνεί με
τα πειραματικά δεδομένα. Μείωση του γραμμομοριακού κλάσματος του ύδατος στο
μίγμα επηρεάζει ελαφρά την διάχυσή του σε αυτό.
Επιβεβαίωση του παραπάνω αποτελέσματος έγινε μέσω του υπολογισμού της
αυτοσυσχέτισης της ταχύτητας του μορίου του ύδατος.
Τέλος πραγματοποιήθηκε υπολογισμός της συσχέτισης πολυωνύμων Legendre πρώτου
και δευτέρου βαθμού για το μόριο του ύδατος, για χαρακτηριστικά μοναδιαία
ανύσματα. Οι χρόνοι συσχέτισης που υπολογίστηκαν έχουν έντονη εξάρτηση από την
σύσταση του μίγματος και είναι μεγαλύτεροι από αυτούς στην περίπτωση του
καθαρού ύδατος, υποδηλώνοντας την έντονη παρεμπόδιση της περιστροφικής κίνησης
του μορίου του ύδατος από αυτά της 1- εξανόλης.
Λέξεις-κλειδιά:
Στατιστική Μηχανική, Μοριακή Δυναμική, 1- εξανόλη, Δεσμοί υδρογόνου, Διάχυση
Αρ. σελίδων ευρετηρίου:
1-10
Αρ. βιβλιογραφικών αναφορών:
51
