Conference publications

Abstracts

XVIII conference

Молекулярно-динамическое исследование жидкого этиленгликоля в интервале температур

Кирута Н.В., Родникова М.Н, Мазо М.А.¹, Балабаев Н.К.²

Учреждение Российской академии наук Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Россия, 119991, г.Москва, Ленинский проспект д.31 Тел.: (495)633-85-45 E-mail: rodnikova@igic.ras.ru

¹Учреждение Российской академии наук Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Россия, 119991, г. Москва, ул. Косыгина, 4 Тел.: (495) 939-7139 E-mail: mazo@polymer.chph.ras.ru

²Учреждение Российской академии наук Институт математических проблем биологии РАН, Россия, 142290, г. Пущино, ул. Институтская, 4 Тел.: (4967) 73-38-19 E-mail: balabaev@impb.psn.ru

1 pp. (accepted)

Цель работы. Методом молекулярной динамики определить изменение структуры жидкого этиленгликоля (ЭГ) в интервале температур -10$^o$ -- +190$^o$С. Недавние данные [1] по кристаллическому ЭГ показали сложную картину пространственной сетки водородных связей в твёрдом ЭГ, в которой существуют слабые СН•••О связи, играющие большую роль в структуре биологических систем. Ряд физико-химических свойств ЭГ и его растворов указывает на то, что пространственная сетка водородных связей сохраняется в жидком ЭГ, но изменяется с повышением температуры. Для моделирования водородной связи мы выбрали полноатомную модель ЭГ с потенциалами из силового поля amber-99 [2], в котором в неявном виде учитывается водородная связь.

Были получены температурные зависимости функций радиального распределения Н-Н, О-Н, О-О и С-Н в интервале -10$^o$ - -+190$^o$С. Имеющиеся литературные данные относятся в основном к одной температуре и не учитывают распределение электронной плотности в связях С-Н, то есть слабых водородных связей СН•••О [3]. Нами исследовался также конформационный состав молекул, который показал, что наиболее устойчивой конформацией молекулы ЭГ во всём температурном интервале является конформация tGg. C повышением температуры наибольшее изменение претерпевают функции радиального распределения С-Н, что говорит о разрыве наиболее слабых СН•••О связей.

К интерпретации полученных данных были привлечены квантово-химические расчёты равновесия димер ЭГ – открытая форма.

Выводы. Слабые водородные связи СН•••О, найденные в кристаллическом ЭГ, ослабевают и пропадают в жидком ЭГ с повышением температуры. Во всём изученном температурном интервале сохраняется пространственная сетка, образованная сильными ОН•••О связями, которая претерпевает изменения с повышением температуры. Именно она определяет ряд физико-химических свойств ЭГ, в частности, большую вязкость этого вещества и её температурную зависимость; а также ряд явлений, таких как сольвофобные эффекты в этиленгликолевых растворах неэлектролитов.

1. Chopra D., Guru Row T.N., Arunan E, Klein R.A. Crystalline ethane-1,2-diol does not have intra-molecular hydrogen bonding: Experimental and theoretical charge density studies // J.Mol.Struct. V.964, 2010. P. 126–133.

2. Wang J., Cieplak P., Kollman P.A. How Well Does a Restrained Electrostatic Potential (RESP) Model Perform in Calculating Conformational Energies of Organic and Biological Molecules? // J.Comput.Chem. V. 21, No. 12, 2000. P. 1049–1074.

3. Gubskaya A. V., Kusalik P. G. Molecular Dynamics Simulation Study of Ethylene Glycol, Ethylenediamine, and 2-Aminoethanol. 1. The Local Structure in Pure Liquids // J. Phys. Chem. A V.108, 2004. P. 7151 – 7164.

• view as PDF