Hydrated Electron Diffusion: The Importance of Hydrogen-Bond Dynamics

阿累尼乌斯方程 活化能 扩散 化学 分子 氢键 动能 分子动力学 热力学 化学物理 大气温度范围 阿伦尼乌斯图 物理化学 计算化学 物理 有机化学 量子力学
作者
Kafui A. Tay,Anne Boutin
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry B [American Chemical Society]
卷期号:113 (35): 11943-11949 被引量:11
标识
DOI:10.1021/jp810538f
摘要

Mixed quantum-classical molecular dynamics simulations have been used to investigate hydrated electron diffusion within the temperature range 283-400 K. The Arrhenius to non-Arrhenius behavior observed in experiments is reproduced with a transition temperature, T(t), estimated at 320 K. Above this temperature, the activation energy for diffusion is 7.5 +/- 0.3 kJ mol(-1). By computing equilibrium constants for interconversions between H-bonded and non-H-bonded configurations, we show that hydrated electron diffusion is driven by fluctuations in the H-bond network of hydrating water molecules. The computed activation energy is in fact the energy change associated with H-bond breakings. Above T(t), librational dynamics appear to dominate H-bond breakings in hydrating water molecules. Below T(t), in the non-Arrhenius region, hydrated electron diffusion is driven by both the librational and translational dynamics of the hydrating water molecules. A kinetic analysis is presented to complement the above findings.
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