Molekulární simulace hydrátů halogenidů alkalických kovů

Je známo, že klasické molekulární simulace koncentrovaných vodných roztoků elektrolytů jsou omezeny schopností mikroskopických modelů (silových polí) předpovídat správné hodnoty rozpustnosti solí, což vyžaduje i jejich schopnost věrně modelovat krystalické soli. Předchozí simulační studie se často zaměřovaly na rozpustnost bezvodých krystalických solí, ale prakticky nikdy na krystalické hydráty, s výjimkou hydrohalitu, NaCl^.2H₂O, přestože je experimentálně známo nejméně 23 různých hydrátů, které se mohou srážet z roztoků alkalických halogenidů. Tato práce se pokouší zaplnit tuto mezeru ve studiích simulace hydrátů systematickým zkoumáním schopnosti vybraných nejlepších silových polí kvalitativně zachytit stabilitu jednotlivých fází různých hydrátů alkalických halogenidů a kvantitativně předpovědět jejich mřížkové parametry. Nejprve jsme ukázali, že studovaná nepolarizovatelná silová pole často nedokážou modelovat hydráty obsahující kationty Li⁺ , zatímco námi nedávno zdokonalená polarizovatelná silová pole jsou schopna modelovat všechny hydráty s výjimkou LiCl^.H₂O. Za druhé, dále jsme zpřesnili naše silové pole pro Li⁺ tak, aby poskytovaly stabilní LiCl^.H₂O. Za třetí naše simulace objasňují polohy kationtů Li⁺ v fázích LiBr^.H₂O a LiI^.H₂O, jejichž rozložení bylo dříve popsáno pouze jako stochastické. Jako vedlejší produkt je navržena a otestována jednoduchá a spolehlivá metodika simulace vhodná i pro složité polarizovatelné modely a neorthombické krystalové mřížky, založená na simulacích konečných krystalů plovoucích ve vakuu.

• P. Matysová, M. Lísal, F. Moučka, Molecular simulations of alkali metal halide hydrates, J. Mol. Liq. 384, 122197, 2023. DOI