电解质溶液中分子动力学行为及盐溶盐析机制

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溶液中铵离子和氨基化合物的动力学行为与氨化合物的代谢密切相关,在生物过程中起重要作用。核磁测量结果表明NH4+在水溶液中的转动速率比在甲醇溶液中快,而纯水具有比甲醇更高的粘度,这说明了核磁的测量结果偏离了Stokes-Einstein-Debye规则。为了解释这个有趣的问题,我们使用数值模拟和扩展循环马尔可夫链模型研究了两种溶液中铵离子的重取向动力学性质。模拟中观察到甲醇的平动和转动存在明显的去耦合,这导致铵离子的转动速率与Stokes-Einstein-Debye规则预测的结果偏离。由于甲基的空间位阻,铵离子与甲醇的氢键交换比与水的氢键交换速率慢,甲基空间位阻作用拖慢了铵离子的跳跃转动。我们的研究结果提供了蛋白质表面或蛋白质通道在内的各向异性微观环境中铵离子的转动行为直观图像。海水中CO2的溶解在碳循环和世界气候中起着重要的作用。在分子水平上,电解质溶液中CO2的盐溶盐析机制仍不清楚。电解质溶液中离子盐溶盐析的能力遵循Hofmeister序列,并且盐诱导的水迁移率的变化可以通过粘度B系数来预测。本文计算分析了CO2在NaCl、KF和NaClO4水溶液中的化学势和水的动力学性质。根据粘度B系数可知,NaClO4(粘度B系数为0.012)相对于纯水而言,应将CO2析出,但结果相反。我们的模拟结果表明,NaClO4的盐溶效应是由于强烈直接的阴离子-CO2相互作用。Hofmeister序列与粘度B系数之间的不一致表明,在没有溶质的情况下,仅仅从盐溶液的这些性质来指示盐是否属于盐溶或盐析是不准确的。
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