烷基芳基磺酸盐的分子动力学模拟与自由能微扰计算.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)MarchActaPhys．一Chim．Sin．，2010，26(3)：727—734727[Article】www．whxb．pku．edu．ci1烷基芳基磺酸盐的分子动力学模拟与自由能微扰计算丁伟，刘国宇于涛曲广淼程杰成2吴军政(大庆石油学院化学化工学院，黑龙江大庆163318；大庆油田有限责任公司科技发展部，黑龙江大庆163453)摘要：为研究不同结构的表面活性剂分子在溶液中胶束化能力的差异，采用分子动力学方法模拟三种烷基芳基磺酸盐在真空和水溶液环境下的结构与相互作用．利用自由能微扰(FEP)方法计算了水合自由能，发现与用传统热力

2、学表面张力法测定自制的烷基芳基磺酸盐结果一致．研究表明：烷基芳基磺酸盐在水溶液中的胶束化过程是自发进行的，随着分子结构中芳环向长烷基链中间位置移动，胶束化能力和胶束稳定性均下降；疏水基周围水分子的“冰山结构”会影响胶束的稳定性，而水分子中氢键的生存周期是反映冰山结构变化的重要指标；同时，亲水基与水分子问形成氢键的数目会增强或减弱分子脱离胶束体的趋势，从而影响胶束结构的稳定性．关键词：分子动力学模拟；烷基芳基磺酸盐；胶束化；水合自由能中图分类号：O641MolecularDynamicsSimulationsandFreeEnergyPerturbationCalculationsof

3、AlkylArylSulfonateDINGWeLIUGuo—YuYUTaoQUGuang—MiaoCHENGJie—ChengWUJun—Zheng(CollegeofChemistryandChemicalEngineening，DaqingPetroleumInstitute，Daqing163318，HeilongjiangProvince，P．R．China；2DevelopmentDepartmentofScienceandTechno~gy,DaqingOilfieldCorp．Ltd．，Daqing163453，HeilongfiangProvince,PR．Chin

4、a)Abstract：Toinvestigatetheinfluenceofsurfactantmolecularstructureonmicellizationinsolution．weusedmoleculardynamicstosimulatethemolecularstructureandinteractionofthreealkylarylsulfonatesinvacuumandinsolution．Thesolvationfreeenergywascalculatedfromthefreeenergyperturbation(FEP)methodandtheobtain

5、edresultwasconsistentwi山matobtainedusingthesurfacetensionmethod．Researchhasshownthatthemicellizationofalkylarylsulfonatesinanaqueoussolutionisaspontaneousprocessasthearomaticringshiftsfromtheedgetothecenteroflongcarbonicchains．whichresultsinadecreaseintheabiljtvofmicellestoformandadecreaseinthe

6、irstability．Changesinthe“icebergstructure”aroundthehydrophobicgroupsandthewatermoleculesmayaffectthestabilityofthemicellesandwestudiedthe“icebergstructure”byconsideringthelifetimeofthehydrogenbonds．Additionally，wefindthatthenumberofhydrogenbondsbetweenthehydrophilicgroupsofthealkylarylsulfonate

7、sandthewatermoleculescanaffectthedecompositionandstabilityofthemiceles．KeyWords：Moleculardynamicssimulation；Alkylarylsulfonates；Micelle；Solvationfreeenergy烷基芳基磺酸盐在三次采油中以其性价比高基磺酸盐，并对其表面和界面性质方面的研究做了和来源广的特点而得到广泛应用，在驱油用表面活大量工作，而对其在水溶液