Наукова періодика України Хімія, фізика та технологія поверхні


Кравченко А. А. 
Структура межі поділу "поверхня кремнезему – розчин електроліту": теоретичне моделювання / А. А. Кравченко, Є. М. Дем’яненко, А. Г. Гребенюк, В. В. Лобанов // Хімія, фізика та технологія поверхні. - 2018. - Т. 9, № 3. - С. 212-227. - Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/khphtp_2018_9_3_4
Попри велику кількість відомих в літературі експериментальних і теоретичних робіт, присвячених будові та властивостям поверхні кремнезему, а також широко досліджене питання щодо структури гідратованих іонних пар, механізм адсорбції гідратованих іонів електролітів на поверхні кремнезему вивчено недостатньо. Запропоновано огляд експериментальних робіт, присвячених цій проблемі, та їх аналіз на атомно-молекулярному рівні. Для дослідження межі поділу "поверхня кремнезему - розчин електроліту" авторами в ряді робіт застосовано метод теорії функціонала густини з використанням обмінно-кореляційного функціонала В3LYP і базисного набору 6-31++G(d,p). Моделювання впливу середовища виконано в межах супермолекулярного підходу з використанням континуальної моделі впливу розчинника. Розглянуто будову подвійного електричного шару та механізм протонного обміну в приповерхневому шарі поверхні кремнезему, та розраховано значення енергії Гіббса реакції депротонування силанольної групи, з якого, своєю чергою, одержано значення pKa2. Результати розрахунків показали, що зі збільшенням розмірів молекул олігомерів силікатної кислоти підвищується ступінь локалізації зарядів на атомах водню та кисню силанольної групи, збільшення довжини O - H зв'язку та зменшення значення pKa2. Показано, що адсорбовані на поверхні кремнезему катіони лужних металів у разі контакту з силанольними групами здатні змінювати протолітичну рівновагу поверхневих груп, що є наслідком перерозподілу електронної густини, підвищуючи тим самим їх кислотність. Розглянуто процеси іонного обміну на поверхні кремнезему та залежність величини pKMe від розміру іонів та pH. В сильнокислому середовищі на поверхні кремнезему ймовірне утворення катіонної форми силанольної групи за рахунок перенесення протона від іона гідроксонію до атома кисню силанольної групи. Показник депротонування pKa1 катіонної форми силанольної групи залежить від природи аніона та збільшується за абсолютною величиною за збільшення радіуса аніона. Розглянуті моделі надають змогу знайти теоретичне значення точки нульового заряду поверхні кремнезему, яке відповідає експериментальним даним. Розрахунки з використанням побудованих моделей адсорбційних комплексів гідроксидів лужних металів для молекулярного стану та стану з розділеними зарядами за участю молекул води та силанольних груп поверхні кремнезему свідчать про можливість іонізації силанольної групи. Обчислені зміни вільної енергії Гіббса використано для визначення значень pKMe, які збільшуються в ряду Li << Na << K, що корелює з експериментально встановленими величинами адсорбції.
  Повний текст PDF - 498.278 Kb    Зміст випуску     Цитування публікації

Цитованість авторів публікації:
  • Кравченко А.
  • Дем’яненко Є.
  • Гребенюк А.
  • Лобанов В.

  • Бібліографічний опис для цитування:

    Кравченко А. А. Структура межі поділу "поверхня кремнезему – розчин електроліту": теоретичне моделювання / А. А. Кравченко, Є. М. Дем’яненко, А. Г. Гребенюк, В. В. Лобанов // Хімія, фізика та технологія поверхні. - 2018. - Т. 9, № 3. - С. 212-227. - Режим доступу: http://nbuv.gov.ua/UJRN/khphtp_2018_9_3_4.

    Додаткова інформація про автора(ів) публікації:
    (cписок формується автоматично, до списку можуть бути включені персоналії з подібними іменами або однофамільці)
  • Кравченко Андрій Анатолійович (фізико-математичні науки)
  • Гребенюк Анатолій Георгійович (хімічні науки)
  • Лобанов Віктор Васильович (1945–) (фізико-математичні науки)
  •   Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"
     
    Відділ інформаційно-комунікаційних технологій
    Пам`ятка користувача

    Всі права захищені © Національна бібліотека України імені В. І. Вернадського