The osmotic pressure, Π, is an impo

The osmotic pressure, Π, is an important thermodynamic property of aqueous electrolyte solutions, which is intimately related to the activity of the water solvent, and is sensitive to the details of the force field used in molecular simulations of such systems. Its calculation in the most important case of discrete water models has received scant attention in the literature; the only existing method involves a special-purpose molecular dynamics approach implementing virtual semi-permeable membranes separating solution and solvent phases. Here, we develop and demonstrate a new thermodynamically based approach utilizing simulation results for the salt chemical potential, μs, and for the solution specific volume, vm. The methodology may also be used in principle to calculate the activity of water and of the electrolyte from simulation data for Π and vm. We demonstrate our approach in the case of aqueous NaCl solutions at ambient conditions by calculating new results for both Π and the related osmotic coefficient property, ϕ, from simulation data for μNaCl. We compare with experimental data the predictions of two polarizable force fields (AH/BK3 and AH/SWM4-DP) and of a typical non-polarizable force field (JC). We find that AH/BK3 produces results in good agreement with experiment for both Π and ϕ over the entire experimentally accessible concentration range, and that the AH/SWM4-DP results are generally poor. The JC results are very good at concentrations below about 3 molal, but deteriorate rapidly at higher concentrations.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ความดันออสโมติก Π เป็นทรัพย์สินสำคัญทางอุณหพลศาสตร์ของสารละลายอิเล็กโทรไลท์ ซึ่งจะเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกิจกรรมของตัวทำละลายน้ำ และมีการรายละเอียดของฟิลด์บังคับที่ใช้ในการจำลองโมเลกุลของระบบดังกล่าว การคำนวณในกรณีสำคัญที่สุดของรุ่นแยกน้ำได้รับความสนใจไม่เพียงพอในวรรณกรรม เพียงวิธีการที่มีอยู่เกี่ยวข้องกับวิธีการ dynamics โมเลกุลของวัตถุประสงค์พิเศษที่ใช้เยื่อกึ่งได้เสมือนแยกเฟสตัวทำละลายและการแก้ไขปัญหา ที่นี่ เราได้พัฒนา และแสดงให้เห็นถึงวิธีการ thermodynamically ตามแบบใหม่ที่ใช้ผลการทดลอง สำหรับศักยภาพ ถึงμ s เคมีเกลือ และโซลูชันเฉพาะ เสียง vm วิธีการอาจใช้หลักการคำนวณกิจกรรม ของน้ำ และอิเล็กโทรไลต์จากข้อมูลจำลองΠและ vm เราแสดงให้เห็นถึงแนวทางของเราในกรณีของ NaCl ละลายในสภาพแวดล้อม โดยการคำนวณผลลัพธ์ใหม่สำหรับΠและค่าสัมประสิทธิ์การดูดซึมน้ำที่เกี่ยวข้องคุณสมบัติ ϕ จากการจำลองข้อมูลสำหรับ μNaCl เราเปรียบเทียบกับข้อมูลทดลองคาดคะเน ของสองแรงฟิลด์ polarizable (AH/BK3 และ AH/SWM4-DP) และโดยทั่วไปไม่ใช่ polarizable แรงเขต (JC) เราพบว่า AH/BK3 สร้างผลลัพธ์ในข้อตกลงที่ดีกับการทดลองΠและϕตลอดทั้งช่วงความเข้มข้นถึงสมมติฐาน และว่า ผล AH/SWM4-DP เป็นดีโดยทั่วไป เจซีผลลัพธ์ดีมากที่ความเข้มข้นด้านล่างประมาณ 3 molal แต่เสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วที่ความเข้มข้นสูง

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ความดันออสโมติกΠเป็นสำคัญคุณสมบัติทางอุณหพลศาสตร์ของการแก้ปัญหาน้ำอิเล็กโทรไลซึ่งเป็นอย่างใกล้ชิดที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของตัวทำละลายน้ำและมีความสำคัญกับรายละเอียดของสนามพลังที่ใช้ในการจำลองโมเลกุลของระบบดังกล่าว การคำนวณในกรณีที่สำคัญที่สุดของแบบจำลองน้ำต่อเนื่องได้รับความสนใจขาดแคลนในวรรณคดี; วิธีเดียวที่มีอยู่เกี่ยวข้องกับวัตถุประสงค์พิเศษกลศาสตร์โมเลกุลวิธีการใช้เยื่อกึ่งซึมเข้าไปเสมือนแยกวิธีการแก้ปัญหาขั้นตอนและตัวทำละลาย ที่นี่เราแสดงให้เห็นถึงการพัฒนาและใหม่ตาม thermodynamically วิธีการใช้ผลการจำลองสำหรับสารเคมีเกลือไมโครวินาทีและสำหรับปริมาณเฉพาะการแก้ปัญหา VM วิธีการที่อาจจะใช้ในหลักการในการคำนวณกิจกรรมของน้ำและของอิจากข้อมูลการจำลองΠและ VM ที่ เราแสดงให้เห็นถึงวิธีการของเราในกรณีของการแก้ปัญหาโซเดียมคลอไรด์ในน้ำที่สภาวะแวดล้อมโดยการคำนวณผลการใหม่สำหรับทั้งΠและออสโมติกที่เกี่ยวข้องคุณสมบัติค่าสัมประสิทธิ์φจากข้อมูลจำลองสำหรับμNaCl เราเปรียบเทียบกับข้อมูลการทดลองการคาดการณ์ของสองช่อง polarizable แรง (AH / BK3 และ AH / SWM4-DP) และของสนามพลังที่ไม่ใช่ polarizable ทั่วไป (JC) เราพบว่า AH / BK3 ก่อให้เกิดผลลัพธ์ในข้อตกลงที่ดีกับการทดสอบสำหรับทั้งΠและφในช่วงความเข้มข้นทั้งหมดที่สามารถเข้าถึงได้ทดลองและผล AH / SWM4-DP โดยทั่วไปมักจะไม่ดี ผล JC จะดีมากที่มีความเข้มข้นด้านล่างประมาณ 3 molal แต่เลวลงอย่างรวดเร็วในระดับความเข้มข้นที่สูงขึ้น

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ที่ความดันออสโมติกΠ , เป็นคุณสมบัติสำคัญทางอุณหพลศาสตร์ของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ โซลูชั่น ซึ่งมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับกิจกรรมของน้ำเป็นตัวทำละลายและอ่อนไหวกับรายละเอียดของแรงสนามที่ใช้ในการจำลองโมเลกุลของระบบดังกล่าว การคำนวณในคดีที่สำคัญที่สุดของน้ำแบบต่อเนื่องได้รับการขาดแคลนความสนใจในวรรณคดี ; เพียงวิธีพลศาสตร์โมเลกุลพิเศษที่มีอยู่ เกี่ยวข้องกับวิธีการการใช้เสมือนกึ่งซึมผ่านเยื่อกั้นระยะสารละลายและตัวทำละลาย ที่นี่ เราพัฒนา และแสดงให้เห็นถึงวิธีการที่ใช้ thermodynamically ใหม่โดยใช้การจำลองผลเกลือเคมีศักยภาพ μ S , และโซลูชั่นเฉพาะปริมาณ VM . วิธีการอาจจะใช้หลักการในการคิดกิจกรรมของน้ำและอิเล็กโทรไลต์จากข้อมูลการจำลองΠและ VM . เราแสดงวิธีการของเราในกรณีของสารละลายเกลือโซลูชั่นที่สภาวะแวดล้อมโดยคำนวณหาผลลัพธ์ใหม่ทั้งΠและเกี่ยวข้องกับการหาทรัพย์สิน ϕจากข้อมูลการจำลองμเกลือ เราเปรียบเทียบกับข้อมูลการคาดการณ์ของ 2 สนามของแรง polarizable ทดลอง ( อา / bk3 และอา / swm4-dp ) และของทั่วไปไม่ polarizable สนามพลัง ( JC ) เราพบว่าอา / bk3 ก่อให้เกิดผลลัพธ์ในข้อตกลงที่ดีกับการทดลองทั้งΠϕและเหนือทั้งหมดนี้สามารถเข้าถึงได้ในช่วงความเข้มข้น และที่อา / swm4-dp ผลลัพธ์ที่น่าสงสาร JC ผลลัพธ์ที่ดีมากในระดับความเข้มข้นต่ำกว่า 3 โมแลล แต่เสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วที่ความเข้มข้นสูง