- PII
- 10.31857/S0207401X24100028-1
- DOI
- 10.31857/S0207401X24100028
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume 43 / Issue number 10
- Pages
- 21-35
- Abstract
- On the basis of quantum-chemical calculation X3LYP/6-311++G(2d, 2p) for orientational isomers of water clusters (H2O)n = 2–5, corresponding to the full set of oriented graphs with the number of vertices from 2 to 5, thermodynamic functions and concentrations of clusters in the gas phase have been determined. It is found that the phenomenon of orientational isomerism of water clusters must be taken into account to correctly estimate the gas-phase concentrations. For the full set of orientational isomers, the concentration of water clusters in the gas phase in saturated vapor under standard conditions is 1–2 orders of magnitude higher than the concentrations calculated only for the lowest-energy structures.
- Keywords
- кластеры воды водородные связи ориентационная изомерия атмосферная химия газофазные концентрации термодинамика
- Date of publication
- 14.09.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 3
References
- 1. Ларин И.К. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 37; doi: 10.31857/S0207401X22050089
- 2. Голяк И.С., Анфимов Д.Р., Винтайкин И.Б. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 4. С. 3; doi: 10.31857/S0207401X23040088
- 3. Голубков Г.В., Берлин А.А., Дьяков Ю.А. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 10. С. 64; doi: 10.31857/S0207401X23100072
- 4. Vaida V. // J. Chem. Phys. 2011. V. 135. № 2. P. 020901; doi: 10.1063/1.3608919
- 5. Anglada J.M., Hoffman G.J., Slipchenko L.V. et al. // J. Phys. Chem. A. 2013. V. 117. № 40. P. 10381; doi: 10.1021/jp407282c
- 6. Frederiks N.C., Hariharan A., Johnson C.J. // Annu. Rev. Phys. Chem. 2023. V. 74. № 1. P. 99; doi: 10.1146/annurev-physchem-062322-041503
- 7. Ignatov S.K., Sennikov P.G., Razuvaev A.G. et al. // J. Phys. Chem. A. 2003. V. 107. № 41. P. 8705; doi: 10.1021/jp034618h
- 8. Ignatov S.K., Sennikov P.G., Razuvaev A.G. et al. // J. Phys. Chem. A. 2004. V. 108. № 16. P. 3642; doi: 10.1021/jp038041f
- 9. Morokuma K., Muguruma C. // J. Amer. Chem. Soc. 1994. V. 116. № 22. P. 10316; doi: 10.1021/ja00101a068
- 10. Vincent M.A., Palmer I.J., Hillier I.H. et al. // J. Am. Chem. Soc. 1998. V. 120. № 14. P. 3431; doi: 10.1021/ja973640j
- 11. Okumoto S., Fujita N., Yamabe S. // J. Phys. Chem. A. 1998. V. 102. № 22. P. 3991; doi: 10.1021/jp980705b
- 12. Bernal J.D., Fowler R.H. // J. Chem. Phys. 1933. V. 1. № 8. P. 515; doi: 10.1063/1.1749327
- 13. Jordan K.D., Sen K. // Chemical Modelling. V.13. Cambridge: Royal Society of Chemistry, 2016. P. 105; doi: 10.1039/9781782626862-00105
- 14. Gadre S.R., Yeole S.D., Sahu N. // Chem. Rev. 2014. V. 114. № 24. P. 12132; doi: 10.1021/cr4006632
- 15. Xantheas S.S. // J. Chem. Phys. 1995. V. 102. № 11. P. 4505; doi: 10.1063/1.469499
- 16. Dunn M.E., Pokon E.K., Shields G.C. // Intern. J. Quantum Chem. 2004. V. 100. № 6. P. 1065; doi: 10.1002/qua.20251
- 17. Dunn M.E., Pokon E.K., Shields G.C. // J. Amer. Chem. Soc. 2004. V. 126. № 8. P. 2647; doi: 10.1021/ja038928p
- 18. Temelso B., Archer K.A., Shields G.C. // J. Phys. Chem. A. 2011. V. 115. № 43. P. 12034; doi: 10.1021/jp2069489
- 19. Bates D.M., Tschumper G.S. // J. Phys. Chem. A. 2009. V. 113. № 15. P. 3555; doi: 10.1021/jp8105919
- 20. Галашев А.Е., Рахманова О.Р., Чуканов В.Н. // Хим. физика. 2005. Т. 24. № 3. C. 90.
- 21. Новрузова О.А., Новрузов А.Н., Рахманова О.Р. и др. // Хим. физика. 2007. Т. 26. № 7. C. 74.
- 22. Галашев А.Е. // Хим. физика. 2013. Т. 32. № 7. C. 86; doi: 10.7868/S0207401X1305004X
- 23. Галашев А.Е. // Хим. физика. 2014. Т. 33. № 11. C. 32; doi: 10.7868/S0207401X14110041
- 24. Дроздов С.В., Востриков А.А. // Письма в ЖТФ. 2000. Т. 26. № 11. С. 90.
- 25. Белега Е.Д., Татаренко К.А., Трубников Д.Н. и др. // Хим. физика. 2009. Т. 28. № 5. C. 79.
- 26. Babin V., Paesani F. // Chem. Phys. Lett. 2013. V. 580. P. 1; doi: 10.1016/j.cplett.2013.06.041
- 27. Wang Y., Babin V., Bowman J.M. et al. // J. Amer. Chem. Soc. 2012. V. 134. № 27. P. 11116; doi: 10.1021/ja304528m
- 28. Tissandier M.D., Singer S.J., Coe J.V. // J. Phys. Chem. A. 2000. V. 104. № 4. P. 752; doi: 10.1021/jp992711t
- 29. Mallory J.D., Mandelshtam V.A. // J. Chem. Phys. 2016. V. 145. № 6. P. 064308; doi: 10.1063/1.4960610
- 30. Brown S.E., Götz A.W., Cheng X. et al. // J. Amer. Chem. Soc. 2017. V. 139. № 20. P. 7082; doi: 10.1021/jacs.7b03143
- 31. Ignatov S.K., Razuvaev A.G., Sennikov P.G. et al. // J. Mol. Struct.: THEOCHEM. 2009. V. 908. № 1–3. P. 47; doi: 10.1016/j.theochem.2009.05.003
- 32. Дьяков Ю.А., Адамсон С.О., Ванг П.К. и др. // Хим. физика 2022. Т. 41. № 6. С. 85; doi: 10.31857/S0207401X22060036.
- 33. Shirokova E.A., Razuvaev A.G., Mayorov A.V. et al. // J. Clust. Sci. 2023. V. 34. № 4. P. 2029; doi: 10.1007/s10876-022-02365-9
- 34. Brinkmann G. // J. Math. Chem. 2009. V. 46. № 4. P. 1112; doi: 10.1007/s10910-008-9496-y
- 35. Kuo J.-L., Coe J.V., Singer S.J. et al. // J. Chem. Phys. 2001. V. 114. № 6. P. 2527; doi: 10.1063/1.1336804
- 36. Miyake T., Aida M. // Chem. Phys. Lett. 2002. V. 363. № 1–2. P. 106; doi: 10.1016/S0009-2614(02)01150-8
- 37. McKay B. Combinatorial data; https://users.cecs.anu.edu.au/~bdm/data/graphs.html
- 38. Ignatov S.K., Razuvaev A.G., Masunov A.E. // Book of Abstracts ”16-th V. A. Fock meeting on Quantum, Theoretical and Computational Chemistry”. Sochi, Russia, 2018. P. 10.
- 39. Liu D.C., Nocedal J. // Mathemat. Programming. 1989. V. 45. № 1–3. P. 503; doi: 10.1007/bf01589116
- 40. McKay B.D., Piperno A. // J. Symb. Comput. 2014. V. 60. P. 94; doi: 10.1016/j.jsc.2013.09.003
- 41. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Montgomery J.A., Jr., Vreven T., Kudin K.N., Burant J.C., Millam J.M., Iyengar S.S., Tomasi J., Barone V., Mennucci B., Cossi M., Scalmani G., Rega N., Petersson G.A., Nakatsuji H., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Klene M., Li X., Knox J.E., Hratchian H.P., J. B. Cross, Bakken V., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R. E., Yazyev O., Austin A. J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J. W., Ayala P. Y., Morokuma K., Voth G. A., Salvador P., Dannenberg J. J., Zakrzewski V. G., Dapprich S., Daniels A. D., Strain M. C., Farkas O., Malick D. K., Rabuck A. D., Raghavachari K., Foresman J. B., Ortiz J. V., Cui Q., Baboul A. G., Clifford S., Cioslowski J., Stefanov B. B., Liu G., Liashenko A., Piskorz P., Komaromi I., Martin R. L., Fox D. J., Keith T., Al-Laham M. A., Peng C. Y., Nanayakkara A., Challacombe M., Gill P. M. W., Johnson B., Chen W., Wong M. W., Gonzalez C. and Pople J.A., Gaussian 03. Rev. D.01 Wallingford, CT: Gaussian Inc., 2004.
- 42. Chemcraft – graphical software for visualization of quantum chemistry computations; https://www.chemcraftprog.com
- 43. Ignatov S.K. Moltran v.2.5 – Program for molecular visualization and thermodynamic calculations. University of Nizhny Novgorod, 2004; http://www.qchem.unn.ru/moltran
- 44. DeVoe.H. Thermodynamics and Chemistry. Second Edition. 2019; https://www2.chem.umd.edu/thermobook/v10-screen.pdf
- 45. Kirov M.V., Fanourgakis G.S., Xantheas S.S. // Chem. Phys. Lett. 2008. V. 461. № 4–6. P. 180; doi: 10.1016/j.cplett.2008.04.079
- 46. Gudkovskikh S.V., Kirov M.V. // Chem. Phys. 2023. V. 572. P. 111947; doi: 10.1016/j.chemphys.2023.111947
- 47. Xantheas S.S. // Chem. Phys. 2000. V. 258. № 2–3. P. 225; doi: 10.1016/S0301-0104(00)00189-0
