Towards a Molecular Theory of Water

0310326 - ÚCHP 2009 SE eng C - Konferenční příspěvek (zahraniční konf.)
Jirsák, Jan - Nezbeda, Ivo
Towards a Molecular Theory of Water.
[Krok k molekulární teorii vody.]
Poster Presentations. -: Media-Tryck, 2008, PB:21. ISBN N.
[Liquid Matter Conference /7./. Lund (SE), 27.06.2008-01.07.2008]
Grant CEP: GA ČR GA101/05/2214; GA AV ČR IAA400720710; GA AV ČR 1ET400720409; GA ČR(CZ) GD203/05/H001
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z40720504
Klíčová slova: water * anomalies * petrurbation theory
Kód oboru RIV: CF - Fyzikální chemie a teoretická chemie

We apply the perturbation theory to water. Our approach involves the partition of a realistic pair potential into components that differ above all by the range of interaction. The key steps are (i) the separation of slowly decaying dipole-dipole interaction that, however, has a negligible effect on the structure, and (ii) an estimation of the properties of the remaining short-range reference model by means of a so-called primitive model. The partitioning of the intermolecular potential induce similar partitioning of any thermodynamic property, which can be then written as a sum of the primitive, dispersion and dipole-dipole contributions. Three thermodynamic anomalies are frequently used to check the quality of liquid state theories: the maximum of density, the minimum of the isopiestic heat capacity, and the minimum of the isothermal compressibility, all as functions of temperature at constant pressure. In our contribution we show that all of the mentioned anomalies can be qualitatively reproduced by a simple reference model generated from the realistic parent potential (TIP4P) by an analytical prescription.

Aplikujeme poruchovou teorii na vodu. Náš přístup spočívá v rozdělení realistického párového potenciálu na složky, které se liší především dosahem interakce. Klíčovými kroky je (i) oddělení pomalu ubývající dipól-dipólové interakce, která má zanedbatelný vliv na strukturu, a (ii) odhad vlastností vzniklého krátkodosahového referenčního modelu pomocí tzv. primitivního modelu. Uvedené rozdělení mezimolekulárního potenciálu indukuje podobné rozdělení jakékoli termodynamické veličiny, kterou pak lze psát jako součet primitivního, diperzního a dipól-dipólového příspěvku. K testu kvality teorií kapalin se často používají tři anomálie: maximum hustoty, minimum izobarické tepelné kapacity a minimum izotermické kompresibility, vždy jako funkce teploty při konstantním tlaku. V našem příspěvku ukazujeme, že každou ze zmíněných anomálií lze kvalitativné reprodukovat jednoduchým referenčním modelem vygenerovaným z realistického rodičovského potenciálu (TIP4P) analytickým předpisem.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0162231