氷 Ih の量子化学および力場に関する調査: プロトン秩序構造の計算とそれらの格子エネルギーの予測

8分子の水を含む直方体単位セルの氷 Ih に対する異なる可能なプロトン秩序構造が導出されました。ユニークな構造の数は16であることがわかりました。これらの結晶学的座標が報告されています。異なる多形のエネルギー特性は、量子力学的密度汎関数理論計算および比較のための分子力学的解析ポテンシャルモデルによって調査されました。量子化学の DFT 法に基づくと、多形はエネルギー的に近いことがわかりました。すなわち、約0.25 kcal/mol H 2 Oの範囲内です。277 K では、異なるエネルギーレベルがほぼ均等に分布していますが、低温では秩序化した形態への遷移が期待されます。この形態は、氷の相 XI と一致することがわかりました。多形間の格子エネルギーの違いは、構造特性に基づいて説明されました。格子エネルギーを決定する最も重要なパラメータは、水の二量体 H 結合ペア構成の分布であることがわかりました。