Вплив іонної асоціації на структурні властивості водних розчинів сильноасиметричних поліелектролітів. Вивчення рівноваги Донана у водних розчинах поліелектролітів з димеризацією протеїнів. Ефекти катіонного гідролізу у розчинах високої валентності.
Аннотация к работе
Національна академія наук України АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукРоботу виконано в Інституті фізики конденсованих систем Національної академії наук України, м. Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук Калюжний Юрій Володимирович, провідний науковий співробітник відділу теорії розчинів Інституту фізики конденсованих систем НАН України, м. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук Затовський Олександр Всеволодович, професор кафедри теоретичної фізики Одеського національного університету ім. кандидат фізико-математичних наук Пацаган Оксана Вадимівна, старший науковий співробітник відділу квантово-статистичної теорії процесів каталізу Інституту фізики конденсованих систем НАН України, м.До чинників, сприятливих для перебігу реакції гідролізу, можна віднести високий заряд катіона і/або його малий розмір, тому можна припустити, що відштовхування між катіоном з вищим зарядом і протонами сусідніх молекул води може привести до гідролізу. Складність задачі моделювання гідратно-гідролізних форм високовалентних катіонів вказує на необхідність формулювання спрощеної моделі, на основі якої можна було б дослідити вплив саме електростатичної взаємодії, безвідносно до вкладів, повязаних з впливом розмірів іонів, неадитивністю взаємодій іон-вода, особливостями електронної конфігурації катіона та ін. у рамках моделі водного розчину алюмінію з використанням нежорсткої моделі ЦС1 для опису води виконано дослідження ефектів гідролізу в гідратній оболонці цього катіона. для моделі водного розчину уранілу проведено моделювання методом молекулярної динаміки і вивчено структурні і динамічні властивості уранілу та його гідратної оболонки. Автором отримано аналітичні вирази для хімічних потенціалів і вільної енергії, а також чисельні розвязки системи рівнянь Орнштейна-Церніке в асоціативному гіперланцюжковому наближенні для систем водних розчинів сильноасиметричних поліелектролітів з димеризацією; проведено всі розрахунки і моделювання для моделі примітивного катіона змінної валентності у воді.Врахування можливості димеризації макроіонів дало змогу описати низку експериментальних залежностей осмотичних коефіцієнтів глобулярних протеїнів у водних розчинах електролітів за різних рівнів PH, чого не можна було зробити у рамках звичайних неасоціативних теорій. Зростання валентності катіона спричиняє деформацію молекул води з його першої гідратної оболонки, а за високих валентностей відбувається втрата протонів гідратною оболонкою, що ми інтерпретуємо як явище катіонного гідролізу. Зростання валентності примітивного катіона MZ значно модифікує динамічні властивості катіона та іонів кисню його гідратної оболонки, зокрема, виявлено появу нових високочастотних коливань у спектрах цих частинок, зміну їхніх коефіцієнтів дифузії, підвищення стабільності таких гідратно-гідролізних структур і, як наслідок, появу нормальних коливань. Побудовано модель водного розчину уранілу (UO2)2 з моделлю ЦС1 для опису молекул води і врахуванням ефектів перерозподілу заряду на продуктах реакції гідролізу. Використання моделі водного розчину алюмінію Al3 з моделлю ЦС1 для опису води дало змогу дослідити ефекти гідролізу в гідратній оболонці цього катіона.