Водородное связывание и локальные электростатические взаимодействия в неэмпирической аналитической модели гидратной оболочки ионов - Долгоносов, Анатолий Михайлович (Сорбционные и хроматографические процессы, 2025)
Как известно, путаница, связанная с объемом гидратной оболочки иона, является скорее мнимой и искусственной, чем реальной, поскольку экспериментальное число гидратации, определенное для любого иона, в общем случае зависит от метода измерения. Существующие в настоящее время теоретические модели не обладают необходимой универсальностью и не способны обойтись без эмпирических параметров. В предлагаемом исследовании, в качестве попытки предотвратить получение неправильных данных, разрабатывается новая модель гидратной оболочки иона, основанная на его топологических, электростатических и гидрофильных свойствах. Серьезной трудностью в разработке неэмпирического подхода к моделированию для описания явления сольватации является знание того, как диэлектрическая проницаемость зависит от расстояния от центрального иона в месте образования гидратной оболочки. В недавних работах автора аналитически получено полезное неэмпирическое выражение для зависимости диэлектрической проницаемости от расстояния. Энергия гидратации описывается с учетом не только локальной диэлектрической проницаемости, но и типа взаимодействия между ионами и молекулами воды и формы многослойной гидратной оболочки. Предложено геометрическое представление первого гидратного слоя сферического иона в виде Платоновых тел. Так, икосаэдр относится к «структурообразующим» ионам, а додекаэдр – к «структуроразрушающим». Показано, как число гидратации иона зависит от ионного радиуса, заряда и способности иона к образованию водородных связей. Проведены расчеты, относящиеся к рядам катионов и анионов.