Доклады

Сравнение моделей формирования газофазных гидратов в атмосфере

Назаренко Е.С., Назаренко К.М., Марков П.Н., Надыкто А.Б.

Московский Государственный Технологический Университет «СТАНКИН» Россия, 127055, г. Москва, ул. Вадковский пер. 1, Тел.:(+7 499)972-95-00; E-mail: cmr.nazy@gmail.com

Проведен комплекс вычислительных экспериментов по определению структуры и свойств газофазных молекулярных кластеров (H₂SO₄)(H₂O)_n, n=0-6 [1]. Проведен конформационный поиск 64 изомеров с использованием комбинаций 15 функционалов плотности и 7 различных наборов базисных функций. Для вычислений свойств кластеров использовался пакет Gaussian 09.

Выявлены и описаны новые коллективные и масштабные эффекты. В частности, установлено, что расположение глобальных и локальных минимумов на шкале свободных энергий Гиббса и связанные с ними энтропийные эффекты могут приводить к достаточно сильной зависимости средней величины дипольного момента ансамбля изомеров от температуры. Показано на примере бинарных кластеров H₂SO₄-H₂O, что масштабные эффекты могут быть весьма значительными, а различие в плотности кластеров и соответствующих им макроскопических жидкостей может достигать 15-20%, и с ростом числа гидратации плотность бинарных гидратов (H₂SO₄)(H₂O)_n достаточно быстро приближается к макроскопической плотности соответствующего ему раствора.

Показано, что традиционный подход к тестированию методов ТФП и других методов высокого порядка, который основан на сравнении электронных энергий или энтальпий, непригоден для сравнения точности вычисления термодинамических характеристик. Предложена и обоснована новая методика тестирования, основанная на сравнении теоретических и экспериментальных значений энергии Гиббса, которая позволяет осуществлять оптимальный выбор методов для расчета термодинамических свойств кластеров и наночастиц.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ, проект № 1.7706.2017/БЧ, и РФФИ, грант № 15-08-4969a.

Литература.

1. Назаренко Е.С. Особенности моделирования формирования газофазных гидратов в атмосфере. // Естественные и технические науки. 2017. №9. с. 83-91.

• тезисы на русском языке (PDF)