Hydrogen-bonded network of hydration water around model solutes.
Hydrogen-bonded network of hydration water around model solutes.
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模型溶质周围水合水的氢键网络
DOI：
10.1039/c2cp00062h
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发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
I. Brovchenko
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
A. Oleinikova;I. Brovchenko
本文研究了水分子在球形无结构溶质水化壳层中的成簇行为，并讨论了热力学状态、溶质半径Rsp和水-溶质相互作用强度U 0对成簇行为的影响。已经发现了两种性质上不同的水合水的聚集状态：具有氢键（H-键合）网络的“有序”状态，其包括大部分水合水，和具有小的H-键合的水合水簇的“无序”状态。从有序到无序状态的转变发生在温度升高和压力降低时。由于溶质的尺寸有限，这种渗流转变是圆的，并且发生在一定的温度（压力）区间内。采用有限尺度标度法确定了Rsp → ∞极限下的转变温度T∞。水-溶质相互作用的加强大大提高了有序态的稳定性：当U 0降低1 kcal mol−1时，转变温度增加约35 °C。当T > T∞且U 0固定时，氢键水网络的稳定性随溶质尺寸的减小而增加。
Clustering of water molecules in the hydration shells of spherical structureless solutes was studied in dependence on thermodynamic state, solute radius Rsp and strength U0 of water–solute interaction. Two qualitatively different clustering states of hydration water have been found: an “ordered” state with a hydrogen-bonded (H-bonded) network, which includes most of the hydration water, and a “disordered” state with small H-bonded clusters of hydration water. The transition from the ordered to disordered state occurs upon increasing temperature and decreasing pressure. This percolation transition is rounded due to the finite solute size and occurs in some temperature (pressure) interval. A finite-size scaling was applied to determine the transition temperature T∞ in the limit Rsp → ∞. Strengthening of the water–solute interaction strongly enhances the stability of the ordered state: the transition temperature increases by about 35 °C, when U0 decreases by 1 kcal mol−1. At T > T∞ and fixed U0, the stability of the H-bonded water network increases upon decreasing solute size.
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