Molecular Dynamics Simulations of Hydrogen Bonding in Clathrate Hydrates with Ammonia and Methanol Guest Molecules
Notice bibliographique
Résumé
We performed molecular dynamics simulations of the ammonia and methanol-based clathrate hydrates with the emphasis on characterizing hydrogen-bonding interactions of these guest molecules with the water lattice. Systems studied include structure II (sII) binary clathrate hydrates of tetrahydrofuran (THF) (large cage, L) + NH 3 (small cage, S) and THF (L) + CH 3 OH (S), the structure I (sI) pure NH 3 (L), pure CH 3 OH (L), the binary NH 3 (L) + CH 4 (S), and binary CH 3 OH (L) + CH 4 (S) clathrate hydrates. We simulated these clathrate hydrates with the transferable intermolecular potential with four point changes (TIP4P) water potential and the TIP4P/ice water potential to determine the effect of the water potential on the predicted hydrogen bonding of the guest molecules. Simulations show that, despite strongly hydrogen bonding with the framework water molecules, clathrate hydrate phases with NH 3 and CH 3 OH can be stable within temperatures ranges up to 240 K. Indeed, a limited number of thermodynamic integration free energy calculations show that both NH 3 and CH 3 OH molecules give more stable guest–host configurations in the large sI clathrate hydrate cages than methane guests. Predictions of hydrogen bonding from simulations with the two different water potentials used can differ substantially. To study the effect of proton transfer from water to the basic NH 3 guests, simulations were performed on a binary NH 3 + CH 4 sI clathrate hydrate where less than 10 % of the ammonia guests in the large cages were converted to NH 4 + and a water molecule of the hydrate lattice in the same large cage was converted to OH – . The small percentage of proton transfer to ammonia guests in the large cages did not affect the stability of the resultant hydrate. The structural perturbations in the lattice that result from this proton transfer are characterized.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».