246133)水分子吸收光譜參數(shù)是遙感探測(cè)、行星觀測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域所需的關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)數(shù)據(jù).基于窄線寬外腔半導(dǎo)體激光器和長(zhǎng)程吸收池,測(cè)量了室溫下9332—722 cm—1 波段內(nèi),CO2 加寬的18 條水分子的吸收譜線.分別使用Voigt 線型和quadratic speed-dependent Voigt 線型對(duì)吸收光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,并獲得了這些譜線的CO2加寬系數(shù),quadratic speed-dependent Voigt 線型表現(xiàn)出更好的擬合效果.與HI

CM?41孔內(nèi)水分子吸附擴(kuò)散行為的模擬研究陳樹軍1,2，裴劍霖1，付越3，張亞雪1（1.中國(guó)石油大學(xué)（華東）儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院，山東 青島 266580； 2.青島市化石能源高效清潔利用工程研究中心，山東 青島 266580； 3.中國(guó)石油大學(xué)（華東）新能源學(xué)院，山東 青島 266580）通過(guò)構(gòu)建多種官能團(tuán)負(fù)載的MCM?41骨架模型，使用GCMC與MD模擬方法計(jì)算了水分子在不同親疏水性質(zhì)的MCM?41孔內(nèi)的吸附及擴(kuò)散性質(zhì)。結(jié)果表明，MCM?41材料的水吸附

o的構(gòu)象穩(wěn)定，水分子對(duì)Pro的旋光異構(gòu)具有催化作用，水汽下的Pro可緩慢地消旋。文獻(xiàn)[9]的研究表明，水液相下的Pro多以兩性存在，水分子的催化使Pro旋光異構(gòu)能壘降到101.9 kJ·mol-1，水液相下Pro可緩慢地旋光異構(gòu)。文獻(xiàn)[10]的研究表明，水液相下羥基負(fù)離子水分子簇催化Pro旋光異構(gòu)的自由能壘均在70.8 kJ·mol-1，堿性環(huán)境下Pro的消旋反應(yīng)會(huì)溫和地進(jìn)行。生命體是富水環(huán)境，糟糕的情緒、吸煙和電磁輻射都會(huì)使體內(nèi)產(chǎn)生羥基自由基，紫外線的照

函理論，對(duì)單個(gè)水分子與16個(gè)原子組成的金團(tuán)簇的相互作用進(jìn)行研究，計(jì)算了水在Au(210)晶體表面吸附的力場(chǎng)。Liu[19]和Jiang等人[20]采用密度泛函理論分別研究了H2O分子在清潔的Au(111)和Au(100)表面的吸附作用。但這些研究?jī)H局限于單個(gè)水分子，而忽略了多個(gè)水分子之間相互作用的影響，未深入開展多個(gè)水分子與金表面相互作用的研究，更未對(duì)金表面的接觸角進(jìn)行模擬測(cè)量。因此，為了從介觀層面揭示水與清潔金表面的相互作用，進(jìn)一步探究清潔金表面是親水性

大小由表面吸附水分子的難易程度所決定。親水性礦物表面易吸附水分子形成水化膜，阻礙礦物顆粒與氣泡的附著；疏水性礦物表面不易形成水化膜或水化膜較薄不穩(wěn)定，礦粒與氣泡接近時(shí)，表面張力促使水化膜薄化破裂，最終礦粒附著于氣泡上，礦化氣泡上浮形成泡沫產(chǎn)品[2]。因此，對(duì)礦物表面潤(rùn)濕性機(jī)理進(jìn)行研究，可以為礦物浮選過(guò)程中表面潤(rùn)濕性調(diào)控提供理論依據(jù)。隨著量子化學(xué)計(jì)算的發(fā)展，基于密度泛函理論（DFT）的量子化學(xué)計(jì)算方法被廣泛用于礦物表面潤(rùn)濕性研究。Stirling等采用DFT

口袋中，經(jīng)常有水分子出現(xiàn)，這些水分子對(duì)于化合物與靶標(biāo)的結(jié)合起到關(guān)鍵作用。然而在以往的大多數(shù)SBDD中，對(duì)于利用這些水分子指導(dǎo)藥物設(shè)計(jì)的應(yīng)用還不夠廣泛[1]。近年來(lái)，通過(guò)替換口袋中的水分子，或設(shè)計(jì)化合物與水分子形成相互作用，指導(dǎo)化合物設(shè)計(jì)改造，已經(jīng)在提高化合物親和力、選擇性以及改善其藥動(dòng)學(xué)性質(zhì)等方面有了越來(lái)越多的應(yīng)用，如Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物（Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog，KRAS）G1

形態(tài)角度，分析水分子籠的主要結(jié)構(gòu)，探討甲烷水合物的人工合成。1 水分子籠結(jié)構(gòu)一般認(rèn)為，水的分子籠都是由水中的H2O分子之間通過(guò)氫鍵構(gòu)成的，典型的主要有5種類型:512、51262、 51264、 435663、 51268[1]。 這 表 明， 環(huán) 結(jié) 構(gòu) 的(H2O)5是5種典型水分子籠必不可少的組成部分。但是，北京大學(xué)江穎團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中[2]觀察到了水中有H2O、(H2O)2、(H2O)4，沒(méi)有(H2O)3、(H2O)5、(H2O)6。這說(shuō)明，H2O、(

域[1-6]。水分子在多孔炭材料上的吸附行為會(huì)對(duì)目標(biāo)物分子的吸附產(chǎn)生影響。例如，降低VOCs 等有毒有害氣體的吸附容量[7-8]；增加氣體在多孔炭材料孔隙內(nèi)的擴(kuò)散阻力，影響氣體的分離效果[9]；縮短吸附劑使用壽命，削弱過(guò)濾器、濾毒罐等化學(xué)防護(hù)裝備的濾毒性能[6]。因此，在環(huán)境、化工及軍事化學(xué)等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中，研究水分子在多孔炭材料上的吸附行為具有十分重要的意義。在不同多孔炭材料上，水分子的吸附等溫線會(huì)呈現(xiàn)不同的類型。例如，Dewey等[10]、McBai

度的升高能提升水分子滲透率, 但對(duì)離子截留率的影響不大; 反滲透膜的剪切運(yùn)動(dòng)雖然會(huì)阻礙水分子的滲透, 但相應(yīng)地可以提高離子截留率.對(duì)氫鍵和離子水合結(jié)構(gòu)的分析表明, 反滲透膜的剪切運(yùn)動(dòng)可以提高氫鍵和離子水合殼的穩(wěn)定性, 但溫度的升高會(huì)產(chǎn)生相反的效果.本文結(jié)果有助于深入理解柱狀石墨烯膜在不同條件下的脫鹽性能, 進(jìn)一步驗(yàn)證了柱狀石墨烯膜在海水淡化領(lǐng)域的巨大應(yīng)用潛力.1 引 言淡水資源短缺是世界面臨的主要挑戰(zhàn)之一, 海水占到全球水資源總量的97.5%, 海水淡化被

約10萬(wàn)億億個(gè)水分子。半滴水0.025毫升，5萬(wàn)億億個(gè)水分子。那么，半滴水還算一個(gè)水滴么？如果半滴水算，那半滴水的半滴呢？如此細(xì)分下去，終點(diǎn)將是一個(gè)水分子。那么，一個(gè)水分子能算是一滴水么？如果不算，那最少要多少個(gè)水分子才可稱為一滴水？由于水具有優(yōu)秀的溶解能力、極高的比熱容、適宜的粘度，這些都不是單個(gè)水分子帶來(lái)的特性，而是眾多水分子聚集而成的“一滴水”才具有的性質(zhì)。那么，最少需要多少個(gè)水分子才能被視為一滴水呢？有科學(xué)團(tuán)隊(duì)指出，21個(gè)水分子組成的分子團(tuán)，與宏觀

了大量的缺陷和水分子裂解形成C-H和C-OH的現(xiàn)象。第一原理計(jì)算研究表明空穴缺陷的產(chǎn)生可促進(jìn)水分子的裂解吸附，并增大層間距和降低層間結(jié)合能，從而造成低摩擦。另一方面，Raman與TEM發(fā)現(xiàn)MoS2與氣氛水分子等發(fā)生摩擦化學(xué)反應(yīng)生成部分MoO3，但氧化物形成并非濕度下高摩擦的主要原因，因?yàn)槠淠Σ料禂?shù)在烘出水分后可從0.1以上顯著下降至0.02。第一原理計(jì)算研究表明，水分子可在三空穴缺陷處裂解形成Mo-O-Mo鍵，但裂解的水分子對(duì)層間作用力影響不大。不裂解的水

五種勢(shì)能模型下水分子的熱力學(xué)性質(zhì)、徑向分布函數(shù)、自擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，優(yōu)選最適合于水分子動(dòng)力學(xué)性質(zhì)研究的勢(shì)能模型。研究發(fā)現(xiàn)：1）采用SPCE模型通過(guò)模擬得到的內(nèi)能、汽化焓最為準(zhǔn)確，其他模型受到了模型固有性質(zhì)和系綜（大量宏觀上完全相同的體系的抽象集合）的影響，模擬結(jié)果不甚理想;2）采用SPCE、TIP4P、TIP5P模型可以較好地反映水分子短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序的微觀結(jié)構(gòu);3）采用SPCE模型通過(guò)模擬得到的自擴(kuò)散系數(shù)相對(duì)誤差僅為0.39%，遠(yuǎn)好于其他模型。結(jié)果表明

觀上，這是因?yàn)?span id="5bzjhxf" class="hl">水分子有較強(qiáng)的“極性”，這使得水里產(chǎn)生了一種神奇的“氫鍵”。你可以這么理解，分子由原子構(gòu)成，有些原子力氣大，會(huì)拉扯其他弱小的原子，結(jié)果使得整個(gè)分子不再“均勻”了，這就體現(xiàn)出了“極性”。水分子由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子組成，氧原子的力氣比氫原子的大多了，這就體現(xiàn)出了比較強(qiáng)的“極性”。在比顯微鏡視野還要小的微觀世界里，分子和分子在不停地碰撞。有一些分子極性較弱，比較本分，撞擊完了，就和碰碰車一樣，與別人秋毫無(wú)犯;有一些分子卻很熱情，仗著自己極性強(qiáng)、

1]認(rèn)為苯酚與水分子間相互作用強(qiáng)度類似于π氫鍵作用。Dimitrova[2]用從頭算法在不同的基組條件下研究了幾種苯酚-(H2O)n(n=1-4)的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性，認(rèn)為最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)是二維水鏈環(huán)。Burgi等[3]在從頭算法的6-31G**/SCF水平下探究了苯酚-(H2O)3的環(huán)狀結(jié)構(gòu)并驗(yàn)證了其分子間的振動(dòng)模式。Benoit等[4]運(yùn)用量子蒙特卡洛方法研究了苯酚-水簇復(fù)合物。Parthasarathi等[5]用從頭算法和密度泛函理論方法對(duì)比研究了幾種典型的苯

親水性，易吸附水分子，在顆粒表面形成水化層，降低浮選效率，消耗大量浮選藥劑，因此，研究伊利石與水分子的吸附具有重要意義。隨著分子動(dòng)力學(xué)與量子化學(xué)的興起，當(dāng)前在探究礦物水化吸附機(jī)理上被廣泛應(yīng)用。王進(jìn)等[1-3]通過(guò)動(dòng)力學(xué)模擬分析了鈉蒙脫石的水化膨脹與層間結(jié)構(gòu)特征；Wang 等[4]應(yīng)用分子動(dòng)力學(xué)模擬云母表面水化膜的形成；Kerisit 等[5]通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)模擬了正長(zhǎng)石的水化過(guò)程，得到了擴(kuò)散系數(shù)的變化規(guī)律；陳攀等[6]研究了季銨鹽在高嶺石（001）面的吸附；

要意義，其中以水分子在納米孔隙中吸附和流動(dòng)特征的研究尤為常見[3].物理實(shí)驗(yàn)[4-5]發(fā)現(xiàn)納米孔隙表面結(jié)構(gòu)直接影響水分子在納米孔隙中的賦存與流動(dòng)，但是由于受到研究尺度的限制并不能從機(jī)理上進(jìn)行解釋，制約著工程技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展[6].所以，非常有必要從微觀尺度對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行深入研究，以便更好的指導(dǎo)工程實(shí)際.近年來(lái)，分子動(dòng)力學(xué)模擬快速發(fā)展被廣泛的應(yīng)用于與表界面性質(zhì)相關(guān)的研究[7-9].它不僅能夠觀察到實(shí)驗(yàn)中難以捕捉的微觀現(xiàn)象，更能夠從分子水平上揭示微觀現(xiàn)象的本質(zhì)

養(yǎng)為導(dǎo)向，對(duì)“水分子的跨膜運(yùn)輸”進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)自制滲透演示裝置，結(jié)合問(wèn)題層層引導(dǎo)，密切聯(lián)系生活實(shí)際，突破了探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。[關(guān)鍵詞]核心素養(yǎng);水分子;跨膜運(yùn)輸;滲透作用[中圖分類號(hào)]G633.91[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-6058（2020）17-0093-02生物學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在生物學(xué)課程學(xué)習(xí)中逐漸發(fā)展起來(lái)的，在解決真實(shí)情景中的實(shí)際問(wèn)題時(shí)所表現(xiàn)出來(lái)的必備品格和關(guān)鍵能力，其中包括生命觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究和社會(huì)責(zé)任四個(gè)方面

層間距不同) 水分子的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)特性，并通過(guò)均方位移(Mean Squared Displacement,MSD)、徑向分布函數(shù)(Radial Distribution Function，RDF) 和氫鍵網(wǎng)絡(luò)等參數(shù)進(jìn)行表征。1 模擬方法1.1 模型構(gòu)建C-S-H凝膠是一種無(wú)定形的物質(zhì)，這對(duì)于模型的構(gòu)建十分不利。研究表明，C-S-H凝膠的結(jié)構(gòu)與托貝莫來(lái)石結(jié)構(gòu)十分相近，因此眾多學(xué)者都采用托貝莫來(lái)石模型代替C-S-H凝膠來(lái)進(jìn)行相關(guān)的模擬工作[14-15]。本次

黏土礦物易吸附水分子發(fā)生水化作用[1-2]。由于黏土礦物多為層狀晶體結(jié)構(gòu)[3]，分散性良好，在水中容易解離成微細(xì)顆粒，使得比表面積明顯增大，具有很強(qiáng)的吸附能力[4-6]。高嶺石是Si-O層和Al-O層相互疊加形成，屬于典型的1∶1層狀硅鋁酸鹽[7-8]，可以通過(guò)離子交換吸附水體中的重金屬離子[9-11]，在水處理中有著廣泛的應(yīng)用。多數(shù)陽(yáng)離子在水溶液中以水合陽(yáng)離子的形式存在，水分子在高嶺石表面的水化作用有利于離子交換的進(jìn)行。同時(shí)水分子可以作為客體分子進(jìn)入高嶺

mol，在2個(gè)水分子簇的催化作用下，決速步驟能壘被降至138.6 kJ/mol。文獻(xiàn)[8]的研究表明：小尺寸的扶手椅型SWBNNT對(duì)中性α-Ala分子手性轉(zhuǎn)變具有催化作用，使決速步驟能壘降至201.1 kJ/mol。文獻(xiàn)[9-10]的理論研究表明，在水分子簇的催化及溶劑效應(yīng)的作用下，氨基與羧基間具有分子內(nèi)內(nèi)單氫鍵和雙氫鍵的中性α-Ala分子旋光異構(gòu)決速步驟的能壘分別是109.61和113.37 kJ/mol，說(shuō)明生命體內(nèi)水液相環(huán)境下氨基與羧基間具有分子內(nèi)內(nèi)

“永結(jié)同心”的水分子連接在一起形成的表面張力，記得就好，水分子在這兒是在故技重演……2. 布料表面小孔中的水分子彼此連接，形成了表面張力。想象一下，5個(gè)手拉手的小孩想要一起擠過(guò)一道門的情形。他們不可能通過(guò)，這就和水分子不能穿過(guò)布料表面的小孔一樣。只要水分子粘連在一起，它們就不會(huì)漏出，卡蒂也就不會(huì)被澆濕！打賭你不知道！一滴水中含有約1.67萬(wàn)億億個(gè)水分子。也就是說(shuō)，在炎熱的天氣中，有不計(jì)其數(shù)的水分子會(huì)隨著你的汗液流失掉。但是不用擔(dān)心，你不會(huì)因失去這點(diǎn)兒水分而

黑磷納米通道內(nèi)水分子流動(dòng)特性的影響, 為黑磷的進(jìn)一步發(fā)展以及在微/納流體器件中的應(yīng)用提供了理論研究基礎(chǔ).2 模型和方法本文選用的材料為單層黑磷, 黑磷是由磷原子通過(guò)sp3雜化形成褶皺狀的蜂窩結(jié)構(gòu), 其特殊的褶皺結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的各向異性是非常值得研究的內(nèi)容, 單層黑磷模型的尺寸為6.56 nm × 4.00 nm, 磷原子數(shù)為720, 參考石墨烯和碳納米管手性[22,23]的概念, 將各向異性的概念應(yīng)用于黑磷, 將黑磷溝槽走向與水分子流動(dòng)方向之間的夾角定義為手性角

般都含有水分。水分子是極性分子，一頭帶正電，一頭帶負(fù)電。水分子通常雜亂無(wú)章地分布著，但是當(dāng)水分子遇上電場(chǎng)，會(huì)調(diào)整方向，帶正電那頭與電場(chǎng)方向一致，帶負(fù)電的那頭則與電場(chǎng)方向相反。一旦電場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，會(huì)帶著水分子一起振蕩。電場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，就會(huì)形成電磁波，而電磁波攜帶著能量。由于微波電場(chǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率恰好與水分子本征頻率一致，水分子的轉(zhuǎn)動(dòng)始終會(huì)被轉(zhuǎn)動(dòng)的電場(chǎng)加速，從而不斷獲得能量，這就是通常所說(shuō)的“共振”現(xiàn)象。“共振”過(guò)程中，水分子振蕩得越來(lái)越劇烈，能量越來(lái)越高，水溫也就升

觀上，這是因?yàn)?span id="h55pxpd" class="hl">水分子有較強(qiáng)的“極性”，這使得水里產(chǎn)生了一種神奇的“氫鍵”。你可以這么理解，分子由原子構(gòu)成，有些原子力氣大，會(huì)拉扯其他弱小的原子，結(jié)果使得整個(gè)分子不再“均勻”了，這就體現(xiàn)出了“極性”。水分子由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子組成，氧原子的力氣比氫原子的大多了，這就體現(xiàn)出了比較強(qiáng)的“極性”。在比顯微鏡視野還要小的微觀世界里，分子和分子在不停地碰撞。有一些分子極性較弱，比較本分，撞擊完了，就和碰碰車一樣，與別人秋毫無(wú)犯;有一些分子卻很熱情，仗著自己極性強(qiáng)、

析了基底表面的水分子排布,得到石墨烯表面的特征水分子排布為： 表面有兩層密集的水分子層,其中靠近基底的密集水分子層中O—H鍵與垂直基底方向夾角集中在90°附近,并且基底表面的氫鍵幾乎都垂直于基底.另一方面,本文研究了石墨烯浸潤(rùn)透明特性,發(fā)現(xiàn)在銅和二氧化硅上添加一層石墨烯,對(duì)銅的浸潤(rùn)性影響較小,對(duì)二氧化硅的浸潤(rùn)性影響很大,不僅使其上接觸角顯著增大,還使得基底表面的水分子排布呈現(xiàn)出類似單層石墨烯上的規(guī)律.本文使用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法從微觀尺度驗(yàn)證了文獻(xiàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果

的水中存在締合水分子（多個(gè)水分子連在一起）。隨溫度升高，大的締合水分子逐漸瓦解，變成三分子、雙分子締合水分子和單個(gè)水分子，這些小的締合水分子可以“嵌入”大的締合水分子中，因此，水的體積會(huì)減小。另一方面，隨著溫度升高，水分子的運(yùn)動(dòng)速度加快，分子間的距離會(huì)逐漸加大，水的體積會(huì)增大。在這兩種作用的影響下，水的體積出現(xiàn)了隨溫度升高，先縮小后膨脹的特點(diǎn)。最后，負(fù)熱膨脹化合物在一定溫度范圍內(nèi)，也會(huì)發(fā)生熱縮現(xiàn)象。例如，鎢酸鋯在-273℃～770℃間，都會(huì)隨溫度升高而收縮

面含氧官能團(tuán)對(duì)水分子的吸附機(jī)理，得出在不同含氧官能團(tuán)吸附位點(diǎn)有不同的吸附能[12]。張俊芳等通過(guò)分子模擬研究了干燥煤與濕煤在不同溫度下的吸附等溫線與等量吸附熱[13]。王寶俊等選用不同成熟度的5種煤表面結(jié)構(gòu)模型，從分子水平描述了CO，O2，H2O(g)，CO2，CH4和H2等6種氣體在煤表面的吸附作用，得到了氣體吸附作用強(qiáng)弱次序?yàn)椋篊O和O2最強(qiáng)，H2O和CO2次之，CH4和H2最弱[14]。何旭等通過(guò)DFT理論論證了在碳模型表面CO2能促進(jìn)甲烷的脫附[1

是優(yōu)勢(shì)通道, 水分子簇對(duì)質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)有較好的催化作用; 文獻(xiàn)[9]研究表明, 激發(fā)態(tài)的α-H以羰基氧或氨基氮為橋遷移, 實(shí)現(xiàn)了S-Val旋光異構(gòu)； 文獻(xiàn)[10]研究表明, 以氨基氮為質(zhì)子遷移橋梁的旋光異構(gòu)具有優(yōu)勢(shì), 水溶劑環(huán)境下水分子簇的催化, 使優(yōu)勢(shì)通道的決速步驟能壘降為113.24 kJ/mol. 在優(yōu)勢(shì)通道中, 羥自由基水分子簇致纈氨酸損傷的能壘為25.34 kJ/mol, 水溶劑效應(yīng)使損傷能壘提升至83.81 kJ/mol， 表明生命體內(nèi)纈氨酸可緩

原因了——這和水分子的奇特排列有關(guān)。在室溫下或結(jié)冰時(shí)，水分子呈四面體排列，也就是說(shuō)，每個(gè)水分子都和其他四個(gè)水分子相連，大致呈金字塔形狀。這一次，研究人員利用超級(jí)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)模型，改變水分子的金字塔結(jié)構(gòu)。通過(guò)這種方法，他們成功使水的特性更接近其他液體，舉例而言，使冰的密度比水大，讓冰沉入水底。這種方法能夠改變水的所有古怪特性。這意味著，水的異常特性是特殊分子排列的直接結(jié)果。四個(gè)水分子共享同一個(gè)中心水分子，且不會(huì)相互交疊。這種高度有序的水分子排列混合其他無(wú)序

不同哦！所有的水分子都是由一個(gè)體積龐大的氧原子和兩個(gè)較小的氫原子組成的，看上去就像米老鼠的頭像一樣。而且這些原子不是靜止的，它們?cè)谝豢滩煌５剡\(yùn)動(dòng)著?！懊桌鲜蟮膬芍欢洹薄?dú)湓樱靡环N叫作“量子自旋”的方式運(yùn)動(dòng)著。這種運(yùn)動(dòng)方式影響著水分子的排列方式。有的水分子里，兩個(gè)氫原子朝著同一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，科學(xué)家把這種水稱為“正水”（ortho-water）；有的水分子里，兩個(gè)氫原子向不同的方向旋轉(zhuǎn)，這種水叫作“仲水”（para-water）。你沒(méi)想到吧，一杯水里竟然

用發(fā)生的條件與水分子的流動(dòng)方向。學(xué)生更多的只能從感覺(jué)上了解滲透作用，很難對(duì)滲透作用有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)和題目做更深層次的理論分析。特別是有些滲透作用的題目還涉及擴(kuò)散現(xiàn)象，學(xué)生更是難以理解。在這里筆者結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)從滲透壓和物理受力分析的角度來(lái)談?wù)剬?duì)有關(guān)滲透作用的知識(shí)點(diǎn)的理解和有關(guān)題目的分析。一、滲透作用有關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解1. 滲透作用的概念水分子等溶劑分子通過(guò)半透膜由低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)擴(kuò)散的現(xiàn)象就是滲透作用。這里可以看出水分子會(huì)由溶質(zhì)的低濃度一側(cè)向高濃度一側(cè)

PBE)研究了水分子在Li3PO4(100)表面不同吸附位點(diǎn)的吸附行為。通過(guò)比較不同吸附位的吸附能和幾何構(gòu)型參數(shù)發(fā)現(xiàn)：水分子傾向于吸附在Li-Li橋位上以氧端與表面鄰近的兩個(gè)Li原子相互作用，而H原子與磷酸根中的O原子結(jié)合。電荷布居分析結(jié)果為水分子的電荷數(shù)減少，而Li3PO4表面的Li原子和O原子電荷數(shù)增加，表明水分子從Li3PO4表面得到電子。密度泛函理論；水分子；磷酸鋰；吸附磷酸鋰(Li3PO4)晶體是一種斜方晶系的白色結(jié)晶，在彩色熒光粉、含氮磷酸鋰薄

)褐煤表面吸附水分子的微觀機(jī)理高正陽(yáng)1，呂少昆1，李晉達(dá)2，楊朋飛1，陳傳敏3(1. 華北電力大學(xué) 能源動(dòng)力與機(jī)械工程學(xué)院， 河北保定 071003；2. 廣東粵電靖海發(fā)電有限公司， 廣東揭陽(yáng) 515223；3. 華北電力大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院， 河北保定 071003)摘要：應(yīng)用密度泛函理論在分子水平上研究了水在褐煤表面的微觀吸附機(jī)理，在B3LYP/6-311G+(d，p)優(yōu)化基礎(chǔ)上，采用Gaussian09軟件程序包計(jì)算得到褐煤表面構(gòu)型及其不同煤水吸

管間距對(duì)管道內(nèi)水分子與鹽離子運(yùn)動(dòng)行為的影響.本文采用0.5mol·L-1氯化鈉水溶液模擬海水,內(nèi)管始終采用CNT(8, 8)型,并對(duì)鹽水層施加恒力模擬反滲透壓.重點(diǎn)考察鹽離子數(shù)量分布與通水情況,計(jì)算水分子平均力勢(shì),并分析水分子氫鍵壽命與偶極矩分布.結(jié)果表明,管間距不僅影響上述各項(xiàng)性質(zhì),還會(huì)改變鹽離子與水分子在碳管中的滲透特性.模擬結(jié)果顯示,小尺寸DWCNT可以有效實(shí)現(xiàn)鹽水分離但水通量較小,大尺寸DWCNT的水容量較大但阻鹽效率不高,而中尺寸DWCNT(即:

狹縫受限孔道中水分子的分子動(dòng)力學(xué)模擬趙夢(mèng)堯 楊雪平 楊曉寧*(南京工業(yè)大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,材料化學(xué)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210009)石墨烯是一種具有廣泛應(yīng)用前景的納米材料,特別是由石墨烯片層自組裝形成的二維納米通道能夠應(yīng)用于物質(zhì)的過(guò)濾分離.本文采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了原態(tài)石墨烯/羥基改性石墨烯狹縫孔道中水分子的微觀行為,模擬計(jì)算了水的界面結(jié)構(gòu)性質(zhì)和擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)性質(zhì),所研究的石墨烯孔寬為0.6–1.5 nm.模擬結(jié)果表明,在石墨烯狹縫孔道中,水分子受限

在碳納米管中的水分子，它的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)性質(zhì)有廣泛應(yīng)用前景。由于受碳納米管孔徑大小的限制，碳納米管中的水分子表現(xiàn)出了明顯的均勻性，其特性與在宏觀狀態(tài)下的水分子區(qū)別很大。受限在碳納米管中的水分子動(dòng)力學(xué)和結(jié)構(gòu)特性對(duì)碳管作為納米流體器件，在污水凈化、氣體分離、海水淡化、純水制備、食品工業(yè)、生物工程、醫(yī)療衛(wèi)生和石油化工等方面的應(yīng)用研究都有明顯的影響[1-3]。在過(guò)去的幾年，有很多關(guān)于水分子在碳納米管中的分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[4-7]，這些研究報(bào)道稱受限在SWNTS 中的

556011)水分子通過(guò)碳納米管的運(yùn)輸行為對(duì)認(rèn)識(shí)生命的新陳代謝活動(dòng)、海水淡化和納米運(yùn)輸器件有著重要的參考作用. 本文通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)的方法研究了水分子通過(guò)形變碳納米管的運(yùn)輸行為, 即橢圓柱狀碳納米管的離心率e對(duì)管內(nèi)水分子輸運(yùn)的影響. 結(jié)果發(fā)現(xiàn)橢圓柱狀碳納米管的離心率對(duì)管內(nèi)水分子的偶極矩概率分布、徑向函數(shù)分布和流量有重要的影響作用. 分析認(rèn)為碳納米管的形變使管內(nèi)水分子的偶極矩態(tài)及其運(yùn)輸狀態(tài)發(fā)生變化; 同時(shí)也發(fā)現(xiàn)在一定范圍內(nèi)通過(guò)改變碳納米管的形狀能起到分子開關(guān)的

00)配合物中水分子形成的氫鍵模式張引莉，范廣(咸陽(yáng)師范學(xué)院化學(xué)與化工學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712000)論述了在配合物中水分子形成氫鍵的4種形式：結(jié)晶水分子與周圍原子形成了四面體型的氫鍵；結(jié)晶水分子通過(guò)氫鍵形成水簇；結(jié)晶水與配體形成的氫鍵；配體水分子和其他配體之間的氫鍵。并分別以配合物[Cu3(μ2-Hdatrz)4(μ2-Cl)2(H2O)2Cl2]·Cl2·4H2O·2C2H5OH(Hdatrz=3，5-二氨-1，2，4-三唑)，[Co3(μ2-Hdatrz

模擬的方法，對(duì)水分子在手扶椅型（8，8）、（9，9）、（10，10）碳納米管的擴(kuò)散進(jìn)行了研究，通過(guò)水分子在不同溫度，不同管徑的碳納米管內(nèi)的結(jié)構(gòu)來(lái)分析水分子在碳納米管內(nèi)擴(kuò)散的機(jī)制。1 模擬方法1．1 勢(shì)能模型分子模擬使用了擴(kuò)展簡(jiǎn)單點(diǎn)電荷模型(SPC/E)[3]，水分子和碳管之間的相互作用用Lennard-Jones（L-J）勢(shì)能函數(shù)（又稱6-12勢(shì)）來(lái)描述[4]，即：1．2 模擬細(xì)節(jié)本文使用 Refson 等開發(fā)的 MOLDY 程序包[5]，采用（8，8）、

為。Na+吸附水分子后，與表面的作用被削弱，逐漸被拖離表面。受Na+表面空間限制，多余的水分子之間及與表面之間形成氫鍵，間接地增強(qiáng)了Na+的水化，使Na+的水化能隨水分子增加而振蕩地增加。水化;鈉離子;蒙脫石;密度泛函理論蒙脫石(MMT)是地層中常見的黏土礦物之一，其微觀結(jié)構(gòu)由Si-O四面體和Al-O八面體組成。由于低價(jià)離子的同構(gòu)替換(如八面體中的部分Al3+被Mg2+置換或四面體中的部分Si4+被Al3+置換)產(chǎn)生了多余的負(fù)電荷，而促使陽(yáng)離子進(jìn)入層間以維

學(xué)性質(zhì)都起源于水分子間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)[1-7]．目前還不能通過(guò)物理方法直接觀測(cè)到水中的氫鍵[5]，與氫鍵性質(zhì)相關(guān)的研究主要是采用理論計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)模擬方法．在這些研究之前必須明確氫鍵的定義和判別標(biāo)準(zhǔn)[4]．目前有很多種氫鍵的判別方法，如結(jié)合能判據(jù)、幾何判據(jù)、電荷轉(zhuǎn)移判據(jù)、拓?fù)浞椒ㄅ袚?jù)等等．文獻(xiàn)中常用的氫鍵判別方法是結(jié)合能判據(jù)和幾何判據(jù)．結(jié)合能判據(jù)是根據(jù)水分子間結(jié)合能的分布情況人為選擇一個(gè)能量截?cái)嘀底鳛槟芰颗袚?jù)，當(dāng)兩個(gè)水分子的相互作用能量低于截?cái)嘀禃r(shí)就認(rèn)為它們

面的吸附，發(fā)現(xiàn)水分子的吸附特征強(qiáng)烈地依賴于針鐵礦表面Fe原子周圍的O原子數(shù)。金寶等[7]也用第一性原理研究了放射性同位素U在針鐵礦中的占位情況，發(fā)現(xiàn)了單與雙原子U在針鐵礦中占位與偏聚的一些特征。Kerist等[8]應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的分子動(dòng)力學(xué)方法研究了單個(gè)U原子在針鐵礦中的占位性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)放射性同位素U易摻雜在針鐵礦八面體的間隙位和替代位。核廢物后處理面臨巨大的壓力，研究放射性核素在環(huán)境的吸附行為(如U在針鐵礦上的吸附行為)十分必要。目前還沒(méi)有在原子尺度了解針鐵礦的

對(duì)強(qiáng)電場(chǎng)下孤立水分子的理論研究焦明春（濟(jì)寧學(xué)院物理與信息工程系，山東 曲阜 273155）用第一性原理方法對(duì)強(qiáng)電場(chǎng)下孤立水分子的結(jié)構(gòu)，電偶極矩做了詳細(xì)計(jì)算．計(jì)算結(jié)果表明：孤立水分子結(jié)構(gòu)和電偶極矩在強(qiáng)電場(chǎng)下發(fā)生微小變化．水分子中的氫氧鍵的鍵長(zhǎng)有微小的增加，兩個(gè)氫鍵夾角變??；其電偶極矩隨電場(chǎng)增加而變大．在強(qiáng)電場(chǎng)下，水分子參數(shù)與與常態(tài)下的水分子參數(shù)不同，使用常態(tài)下水分子模型研究強(qiáng)電場(chǎng)下有關(guān)水分子模擬問(wèn)題必然會(huì)帶來(lái)誤差．處理計(jì)算精確度較高的分子動(dòng)力學(xué)模擬問(wèn)題時(shí)必須

均勻薄膜生長(zhǎng).水分子作為反應(yīng)前驅(qū)體或反應(yīng)的氧源,表面羥基在二氧化鉿薄膜表面扮演重要角色.14,15同時(shí),水分子在金屬及金屬氧化物表面的實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算研究已成為關(guān)注的焦點(diǎn),在環(huán)境保護(hù)、多相催化、電化學(xué)和腐蝕等領(lǐng)域也有重要的應(yīng)用.16-18立方二氧化鉿與同族氧化物二氧化鋯同屬于螢石結(jié)構(gòu).在常溫下為單斜晶相(m,P21/c),隨著溫度增加到2000 K,二氧化鉿逐漸變成四方相(t,P42/nmc),在2870 K時(shí)變成立方晶相(c,Fm3m).立方相二氧化鉿可以

模擬的方法研究水分子在膜中的傳遞行為.模擬中,以0.5 mol·L-1氯化鈉溶液模擬海水,1 mol·L-1的氯化鎂溶液為汲取液,考察不同電量電荷修飾對(duì)碳納米管正滲透膜中水分子密度分布、擴(kuò)散系數(shù)以及水通量的影響.結(jié)果顯示,電荷修飾對(duì)碳納米管中水分子的密度分布和擴(kuò)散速率以及水通量影響較顯著,當(dāng)碳納米管管口荷電量為-0.3e時(shí),碳納米管膜可獲得最大水通量.正滲透;碳納米管;荷電膜;分子動(dòng)力學(xué)模擬;海水淡化1 引言眾所周知,反滲透技術(shù)已成為海水淡化的重要方法之一

力學(xué)模擬方法對(duì)水分子采用SPC/E模型，溴化鋰水溶液中的Li+、Br－采用點(diǎn)電荷位于中心的 Lennard－Jones球.勢(shì)能函數(shù)由L-J項(xiàng)和庫(kù)侖項(xiàng)組成.其中L－J項(xiàng)由下式給出:式中:m、n代表離子或者水分子中的氧原子，r代表m與n的距離.對(duì)于水－水、水－離子、離子－離子之間的庫(kù)侖靜電相互作用由下面的式子給出:式中:i、j代表不同的水分子，k、l代表離子，r代表距離.qBr－=－|e|，qLi+=－qBr－.Li+－Li+之間的LJ參數(shù)［8］為Br－－Br

類同。1.2 水分子的結(jié)構(gòu)根據(jù)近代結(jié)構(gòu)理論的研究和X射線的實(shí)驗(yàn)證實(shí),在H2O分子中的三個(gè)原子核呈等腰三角形排列,即水分子的空間構(gòu)型呈V形，H-O-H鍵角為104°45′，O-H距離為0.096 nm，H-H距離為0.514 nm。氧原子外層電子(2S22P4)經(jīng)雜化與兩個(gè)氫原子的兩個(gè)電子構(gòu)成兩個(gè)O-H共價(jià)鍵及兩對(duì)孤對(duì)電子,見圖2。H2O是極性分子，兩個(gè)氫原子帶正電，氧一側(cè)帶負(fù)電，水分子的偶極距很大，為1.84 D。圖2 水分子的結(jié)構(gòu)1.3 冰的結(jié)構(gòu)冰的水分

代科學(xué)家們認(rèn)為水分子應(yīng)該為正二十面體，因?yàn)檎骟w由20 個(gè)正三角形的面組成，最接近圓球，流動(dòng)性最大。也許你會(huì)笑話古代科學(xué)家們的觀點(diǎn)有點(diǎn)太牽強(qiáng)和迂腐。但是，隨著分子研究水平的日益提高，最近科學(xué)研究讓人備感驚訝，竟然發(fā)現(xiàn)水分子確實(shí)常以正二十面體的形式存在。分子陣容異常我們每天都在跟水打交道，使用它研究它。但到目前為止，科學(xué)家用于描述水的理論，沒(méi)有一個(gè)能夠解釋水的所有性質(zhì)。直到現(xiàn)在，水的某些異乎尋常的現(xiàn)象和性質(zhì)還在被科學(xué)家不斷地揭示出來(lái)。例如，水的世界里是什