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计算气体/液体在单/多组分溶剂中的溶解度

本教程使用版本:AMS2019.303以上。

第一步:分别为溶剂、溶液创建*.coskf文件

使用COSMO-RS模块,系统会提示下载一个分子库,这个分子包含大量常用溶剂溶质分子的coskf文件,下载后将存储于adf2019.*/atomicdata/ADFCRS-2018文件夹中:

用户要使用的时候,也可以通过COSMO-RS模块的操作窗口Compounds - Add compounds添加到我们的计算任务中,用于后面的步骤。添加时,可以筛选后缀为*.coskf的文件,将自己需要的分子逐一添加进去,也可以选择后缀为*.compoundlist的文件,将这一类分子全部添加进来,在计算具体性质时,再选择需要的溶剂、溶质即可。

如果库里面没有,用户就需要自行创建*.coskf文件。该文件的创建,应使用AMS中ADF模块,在基组、泛函、相对论方面,才能与COSMO-RS里面的内置参数更加匹配。创建过程参考:如何准备*.coskf文件、生成表面电荷分布图(该教程是以制作H3O+的coskf文件为例),有机分子尤其需要注意同分异构体的问题,需要详细研究确定正确的构型,然后基于正确的构型,生成*.coskf文件。

第二步:正式计算

solvation02.jpg

选中某种分子之后,窗口右侧下方Input Data中,会列出一些为了提高计算准确度,有可能需要(不是一定需要)补充的这种物质的(实验)参数:其中Nring(芳香环原子个数)可以通过后面对应的Generate按钮自动生成;对气体的溶解度来说,Vapor Pressure Equation影响较大,没有实验数据的情况下,可以用对应的Estimate按钮进行估算注意,Antoine系数最好有实验数据,没有实验数据的情况下,点击Estimate按钮可以估算一个数值,如果不估算也不输入,则该值将使用0值,精度将大大下降。对固溶而言,Melting Point的两个数据影响较大。

本例中,我们没有修改这些数据。

设置完毕,点击窗口上方的Run按钮,几秒钟后即可得到结果:

即得到溶解度曲线,如上图右方所示,右下角是不同温度下,具体的溶解度数据。在定量上,一般而言并不会很精确,一般在数量级上能够得到正确的结果。本例中计算得到的四种溶质的溶解度的大小顺序与实验是一致的。

关于混合溶剂

设置溶剂的时候,图形窗口可以选择单组份,也可以选择多组份,最多可以设置五种组分,需要注意每种组分的摩尔比加和为1.0。

如果组分超过五种怎么办?参考:计算溶解度、活度系数时,混合溶剂超过5种怎么办?