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Type: Artigo de periódico
Title: Hydration properties of Al3+ ion using empirical ion-water potential by Monte Carlo simulation
Author: Barlette, Vania Elisabeth
Freitas, Luiz Carlos Gomide
Guadagnini, Paulo Henrique
Bertran, Celso Aparecido
Abstract: In this work, hydration properties of Al3+ ion are investigated by statistical mechanics Monte Carlo simulations in the NpT ensemble at 298.15 K and 1 atm using an effective ion-water potential model whose parameters were developed through empirical search in configurational energy space during the course of simulations to fitting structural experimental data of the first hydration shell. Computed structural results for coordination numbers and ion-water oxygen distances for both first and second coordination shells are obtained in very good agreement with experimental observations. The hydration enthalpy predicted from this simple model is also in very good agreement with experimental values and it is quite similar to the one obtained by Wasserman et al. from the hydrated ion model. Many-body contributions investigated for an [Al(H2O)6]3+ cluster using the density functional theory in ab initio quantum mechanical calculations provide support to the effectiveness of the ion-water pair potential developed concerning many-body effects of water molecules around the ion incorporated in the fitted parameters.
Neste trabalho, propriedades de hidratação do íon Al3+ são investigadas por simulações mecânico-estatísticas de Monte Carlo no ensemble NpT a 298,15 K e 1 atm usando um modelo de potencial efetivo de pares íon-água cujos parâmetros foram desenvolvidos por meio de busca empírica no espaço de fase configuracional durante o curso das simulações para reproduzir dados experimentais da estrutura da primeira camada de hidratação. Resultados estruturais obtidos a partir das simulações para números de coordenação e distâncias íon-oxigênio da água, correspondentes às camadas de hidratação primeira e segunda, estão em muito bom acordo com dados experimentais. A entalpia de hidratação predita a partir deste modelo também está em muito bom acordo com resultados experimentais e é bastante similar ao resultado obtido por Wasserman et al. a partir do modelo de íon hidratado. Contribuições de muitos corpos investigadas para um cluster [Al(H2O)6]3+ usando a teoria do funcional de densidade em cálculos mecânico-quânticos de primeiros princípios fornecem suporte à efetividade do potencial de pares íon-água desenvolvido quanto aos efeitos de muitos corpos incorporado nos parâmetros ajustados.
Subject: aluminum ion hydration
ion-water interaction
aluminum aqueous solution
empirical potential
Monte Carlo simulation
Editor: Sociedade Brasileira de Química
Rights: aberto
Identifier DOI: 10.1590/S0103-50532008000100015
Address: http://dx.doi.org/10.1590/S0103-50532008000100015
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-50532008000100015
Date Issue: 1-Jan-2008
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