view in publisher's site

Structure and hydrogen bond dynamics of water–dimethyl sulfoxide mixtures by computer simulations

ABSTRACTWe have used two different force field models to study concentrated dimethyl sulfoxide (DMSO)–water solutions by molecular dynamics. The results of these simulations are shown to compare well with recent neutron diffraction experiments using H/D isotope substitution [A. K. Soper and A. Luzar, J. Chem. Phys. 97, 1320 (1992)]. Even for the highly concentrated 1 DMSO : 2 H2O solution, the water hydrogen–hydrogen radial distribution function, gHH(r), exhibits the characteristic tetrahedral ordering of water–water hydrogen bonds. Structural information is further obtained from various partial atom–atom distribution functions, not accessible experimentally. The behavior of water radial distribution functions, gOO(r) and gOH(r) indicate that the nearest neighbor correlations among remaining water molecules in the mixture increase with increasing DMSO concentration. No preferential association of methyl groups on DMSO is detected. The pattern of hydrogen bonding and the distribution of hydrogen bond lifetimes in the simulated mixtures is further investigated. Molecular dynamics results show that DMSO typically forms two hydrogen bonds with water molecules. Hydrogen bonds between DMSO and water molecules are longer lived than water–water hydrogen bonds. The hydrogen bond lifetimes determined by reactive flux correlation function approach are about 5 and 3 ps for water–DMSO and water–water pairs, respectively, in 1 DMSO : 2 H2O mixture. In contrast, for pure water, the hydrogen bond lifetime is about 1 ps. We discuss these times in light of experimentally determined rotational relaxation times. The relative values of the hydrogen bond lifetimes are consistent with a statistical (i.e., transition state theory) interpretation.

دینامیک ساختار و پیوند هیدروژنی مخلوط‌های آب - دی متیل سولفوکسید با شبیه‌سازی کامپیوتری

چکیده ما از دو مدل میدان نیرو مختلف برای مطالعه محلول دی متیل سولفوکسید (DMSO)- آب غلیظ با دینامیک مولکولی استفاده کرده‌ایم. نتایج این شبیه‌سازی‌ها به خوبی با آزمایش‌ها پراش نوترون اخیر با استفاده از جانشینی ایزوتوپی H / D مقایسه شده‌اند [ A. کی. "ساپر" و " ای. لوزار، جی. چه خوب. قیافه‌ها. ۹۷، ۱۳۲۰ (۱۹۹۲)]. حتی برای محلول بسیار غلیظ ۱ DMSO: ۲ H۲O، تابع توزیع شعاعی هیدروژن - هیدروژن آب، آرایش چهار وجهی مشخصه پیوندهای هیدروژنی آب - آب را نشان می‌دهد. اطلاعات ساختاری بیشتر از توابع توزیع اتم - اتم جزیی مختلف که به صورت تجربی قابل‌دسترسی نیستند، به دست می‌آیند. رفتار توابع توزیع شعاعی آب، و نشان می‌دهد که همبستگی نزدیک‌ترین همسایه بین مولکول‌های آب باقی مانده در مخلوط با افزایش غلظت DMSO افزایش می‌یابد. هیچ ارتباط ترجیحی گروه‌های متیل در DMSO شناسایی نشده است. الگوی پیوند هیدروژنی و توزیع طول عمره‌ای پیوند هیدروژنی در مخلوط‌های شبیه‌سازی شده بیشتر مورد بررسی قرار گرفته‌است. نتایج حرکات مولکولی نشان می‌دهد که DMSO به طور معمول دو پیوند هیدروژنی با مولکول‌های آب تشکیل می‌دهد. پیوندهای هیدروژنی بین DMSO و مولکول‌های آب عمر طولانی تری نسبت به پیوندهای هیدروژنی آب - آب دارند. طول عمره‌ای پیوند هیدروژنی که با رویکرد تابع همبستگی شار راکتیو تعیین می‌شود، به ترتیب برای جفت آب - DMSO و آب - آب، در مخلوط ۱ DMSO: ۲ H۲O، حدود ۵ و ۳ ps است. در مقابل، برای آب خالص، طول عمر پیوند هیدروژنی حدود ۱ ps است. ما این زمان‌ها را در پرتو زمان‌های واهلش چرخشی که به صورت تجربی تعیین شده‌اند، مورد بحث قرار می‌دهیم. مقادیر نسبی طول عمره‌ای پیوند هیدروژنی با تفسیر آماری (یعنی نظریه حالت گذار)سازگار است.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Physical and Theoretical Chemistry
  • ترجمه مقاله Physical and Theoretical Chemistry
  • مقاله شیمی فیزیک و نظری
  • ترجمه مقاله شیمی فیزیک و نظری
  • مقاله General Physics and Astronomy
  • ترجمه مقاله General Physics and Astronomy
  • مقاله فیزیک و ستاره‌شناسی عمومی
  • ترجمه مقاله فیزیک و ستاره‌شناسی عمومی
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.