Рівноважна статистична теорія складних та асоційованих рідин в атом-атомному підході - Автореферат

Національна академія наук України Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наукВикористовуючи методи строгого діаграмного аналізу, сформульована загальна схема побудови відповідного варіанту багатогустинного рівняння ОЦ, умов його замикання та термодинамічної теорії збурень. Для ряду моделей, які зокрема, використовуються при моделюванні таких складних та асоційованих рідин як вода, полімерні рідини та розчини, колоїдні суспензії, розчини електролітів та поліелектролітів, міцелярні розчини, мікроемульсії та інші, запропоновані аналітичні та чисельні методи розвязку отриманих рівнянь ОЦ, проведено систематичне дослідження їх термодинамічних (рівняння стану, фазову рівновагу) та структурних (функції розподілу, структурні фактори) властивостей. Для ряда моделей, которые используются при моделировании таких сложных и ассоциированных жыдкостей как вода, полимерные жидкости и растворы, коллоидные суспензии, растворы электролитов и полиэлектролитов, мицеллярные растворы, микроэмульсии и другие, предложены численные и аналитические методы решения полученных уравнений ОЦ, проведено систематическое исследование их термодинамических (уравнение состояния, фазовое равновесие) и структурных (функции распределения, структурные факторы) свойств. The dissertation work is devoted to the development and application of the statistical theory of complex and associating liquids in the atom-atom approach. In particular the theory provides the results for the liquid-gas phase diagram of the fluid of charged hard spheres, which are in reasonably good agreement with existing computer simulation predictions.Термін асоційовані рідини не потребує деталізації, загальноприйнято вважати, що це такий клас рідин, властивості яких в значній мірі визначаються наявністю та утворенням в них комплексів частинок. Сучасна статистична теорія рідин базується на використанні функцій розподілу, які дозволяють описувати як структурні, так і термодинамічні властивості системи. Хоча такий підхід і є корисним при інтерпретації експериментальних даних, він втрачає свою ефективність при застосуванні до рідини з більш складними асоціативними комплексами, оскільки необхідно задавати все більше число констант рівноваги хімічної реакції. Цей метод дозволив врахувати ефекти стеричного насичення водневих звязків та сформулювати багатогустинну теорію асоційованих рідин з нецентральним характером асоціативної взаємодії. Метою дисертаційної роботи є запропонувати статистико-механічний метод опису рівноважних властивостей складних та асоційованих рідин на основі: (1) побудови та застосування нового багатогустинного підходу для систем з центральним характером асоціативної взаємодії;Класифікуючи діаграми за числом асоціативних-звязків, що виходять з їх вершин, припускаючи при цьому, що звязність будь якої частинки (число звязків на одну частинку) не може перевищувати n, та виконуючи часткове сумування діаграм за рахунок використання комбінованого звязку , ми отримали відповідне розбиття для густини: (1) Важливим результатом цього розділу є доведення про те, що атом-атомна теорія інтегральних рівнянь ЧСЛ для молекулярних рідин є частковим випадком двогустинної теорії інтегральних рівнянь для асоційованих рідин в границі повної асоціації, що дозволило узагальнити рівняння ЧСЛ для нежорстких молекул. До таких моделей належить, зокрема, модель димеризаційних твердих сфер, в якій утворення двочастинкових комплексів забезпечується наявністю липкої поверхні або липкої точки, розміщеної на певній віддалі L від центра кожної твердої сфери. Успішне застосування традиційного варіанту ТТЗ для опису такої моделі обмежується значеннями L порядку розмірів твердих сфер, тобто у випадку коли димеризація приводить до утворення комплексу з його ефективним обємом порядку суми обємів його складових. З метою врахування вандерваальсових взаємодій, які, як правило, присутні в реальних системах, та дослідження ефектів від їх конкуренції з вузьконаправленими асоціативними взаємодіями, розглядається модель димеризаційних твердих сфер з асоціативною взаємодією нецентрального характеру та додатковою притягувальною взаємодією сферично-симетричного характеру, представленою потенціалом липкої взаємодії Бакстера.