МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ В ВОДНЫХ СИСТЕМАХ: ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ И ЭФФЕКТЫ СОЛЬВАТАЦИИ

Аннотация

Аннотация. В данной работе представлено моделирование растворимости Cu(NO₃)₂, Ni(NO₃)₂ и Pb(NO₃)₂ в водных растворах методом молекулярной динамики (МД) в диапазоне температур 273–373 К (0–100 °C). Для описания ионных взаимодействий использовалось силовое поле OPLS-AA, а модель SPC/E представляла растворитель. Моделирование включало расчеты координационных чисел, радиусов гидратации и свободной энергии сольватации Гиббса, что позволило количественно оценить тенденции растворимости. Результаты показывают, что Cu(NO₃)₂ и Ni(NO₃)₂ демонстрируют высокую растворимость, обусловленную их низким значением ΔGsol (-340,5 и -310,2 кДж/моль соответственно) и сильным электростатическим взаимодействием с молекулами воды. Напротив, Pb(NO₃)₂ демонстрирует значительно более низкую растворимость, что объясняется его более слабым гидратационным эффектом и менее отрицательным значением ΔGsol (-210,7 кДж/моль). Температурная зависимость растворимости Cu(NO₃)₂ и Ni(NO₃)₂ имеет линейный характер, тогда как Pb(NO₃)₂ демонстрирует нелинейное поведение, возможно, обусловленное изменениями структуры сольватации и эффектами комплексообразования. Сравнение экспериментальных и теоретических данных подтвердило высокую точность модели МД: расчётные значения растворимости отклоняются от экспериментальных не более чем на 5–7%.