Chemical potentials of alkaline earth metal halide aqueous electrolytes and solubility of their hydrates by molecular simulation: Application to CaCl2, antarcticite, and sinjarite
Notice bibliographique
Résumé
We present a molecular-level simulation study of CaCl2 in water and crystalline hydrates formed by CaCl2 at ambient (298.15 K, 1 bar) conditions and at a high-temperature high-pressure state (365 K, 275 bars) typical of hydraulic fracturing conditions in natural-gas extraction, at which experimental properties are poorly characterized. We focus on simulations of chemical potentials in both solution and crystalline phases and on the salt solubility, the first time to our knowledge that such properties have been investigated by molecular simulation for divalent aqueous electrolytes. We first extend our osmotic ensemble Monte Carlo simulation technique [F. Moučka et al., J. Phys. Chem. B 115, 7849–7861 (2011)] to such solutions. We then describe and apply new methodology for the simulation of the chemical potentials of the experimentally observed crystalline hydrates at ambient conditions (antarcticite, CaCl2·6H2O) and at high-temperature conditions (sinjarite, CaCl2·2H2O). We implement our methodologies using for both phases the CaCl2 transferable force field (FF) based on simple point charge-extended water developed by Mamatkulov et al. [J. Chem. Phys. 138, 024505 (2013)], based on training sets involving single-ion and ion-pair low-concentration solution properties at near-ambient conditions. We find that simulations of the solution chemical potentials at high concentrations are somewhat problematic, exhibiting densities diverging from experimental values and accompanied by dramatically decreasing particle mobility. For the solid phases, the sinjarite crystalline lattice differs from experiment only slightly, whereas the simulations of antarcticite completely fail, due to instability of the crystalline lattice. The FF thus only successfully yields the sinjarite solubility, but its value m = 8.0(7) mol kg−1H2O lies well below the experimentally observed solubility range at 1 bar pressure of (12m, 15m) in the temperature interval (320 K, 400 K). We conclude that the used FF does not provide a good description of the experimental properties considered and suggest that improvement must take into account the crystalline properties.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
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 | 0,001 |
| 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 ».