计算化学公社

标题: 求助：关于微观下溶解度的理解 [打印本页]

作者
Author: ocbrother 时间: 2021-5-10 16:03
标题: 求助：关于微观下溶解度的理解
社长和各位老师好，最近用MD计算扩散时遇到一个问题。
25℃ 1atm 下氧气在水中的溶解度为9.12 mg/L, 根据换算成体系内氧气分子数和水分子数居然是1个氧气分子对应15W个水分子！
这样大的体系已经明显超出了目前课题组的计算能力。所以想请问各位老师，微观下常规的溶解度概念是不是不太适合？如不适合，氧气和水分子数的比例多少才是比较合适的？

作者
Author: wzkchem5 时间: 2021-5-10 17:13
如果你算出来是这么个分子比例，那在微观下就是这个比例。从宏观的O2水溶液里取出一个水盒子，平均而言这个水盒子里的氧气/水分子比例，显然和宏观的比例一样。
一定要算的话，可以算100atm下的O2水溶液，再假设O2水溶液是稀溶液，把结果换算成1atm。

作者
Author: ocbrother 时间: 2021-5-10 17:46

wzkchem5 发表于 2021-5-10 17:13
如果你算出来是这么个分子比例，那在微观下就是这个比例。从宏观的O2水溶液里取出一个水盒子，平均而言这个 ...

谢谢你的帮助。
也就是说，如果体系里面是5个氧气分子、200个水分子，这样的体系就溶解度而言是极其不合理的。
但是我之前计算溶解度不合理的体系的氧气扩散系数，发现扩散系数的差距并不大。
请问这该怎么理解

作者
Author: k64_cc 时间: 2021-5-10 18:17

ocbrother 发表于 2021-5-10 17:46
谢谢你的帮助。
也就是说，如果体系里面是5个氧气分子、200个水分子，这样的体系就溶解度而言是极其不合 ...

O2也不会形成dimer，极低浓度下扩散过程和浓度本来也没什么关系。

你这个体系应该搞一个水盒子，塞一个O2，然后忘掉实验浓度的事。

作者
Author: ocbrother 时间: 2021-5-10 19:30

k64_cc 发表于 2021-5-10 18:17
O2也不会形成dimer，极低浓度下扩散过程和浓度本来也没什么关系。

你这个体系应该搞一个水盒子，塞一 ...

水盒子含有的水分子数为100多个也没什么问题吗

作者
Author: wzkchem5 时间: 2021-5-10 19:42

ocbrother 发表于 2021-5-10 12:30
水盒子含有的水分子数为100多个也没什么问题吗

这也太少了。。。分子力学MD的话，最少也能算得动1000个水分子吧

作者
Author: ocbrother 时间: 2021-5-10 20:01

wzkchem5 发表于 2021-5-10 19:42
这也太少了。。。分子力学MD的话，最少也能算得动1000个水分子吧

是有点少
我之前计算过1个氧气在128个水中的扩散系数，和试验值很接近，就没有往上加水分子数。
现在想到溶解度的问题，就觉得想不通，所以来向各位请教

作者
Author: wzkchem5 时间: 2021-5-10 21:44

ocbrother 发表于 2021-5-10 13:01
是有点少
我之前计算过1个氧气在128个水中的扩散系数，和试验值很接近，就没有往上加水分子数。
现在想 ...

不管是否和实验值接近，都应该把水分子数加大一些，确定加大水盒子对计算结果没有显著影响。不然不能排除计算和实验吻合只是巧合。

作者
Author: ocbrother 时间: 2021-5-10 21:51

wzkchem5 发表于 2021-5-10 21:44
不管是否和实验值接近，都应该把水分子数加大一些，确定加大水盒子对计算结果没有显著影响。不然不能排除 ...

好的。再次感谢你

作者
Author: sobereva 时间: 2021-5-11 06:01

ocbrother 发表于 2021-5-10 20:01
是有点少
我之前计算过1个氧气在128个水中的扩散系数，和试验值很接近，就没有往上加水分子数。
现在想 ...

以如今的计算能力，以及考虑到结果的可信度，最最起码也得考虑几百个水

另外，1L说的15万个水，用个中高端GPU卡加速，跑起来并不费劲

作者
Author: ocbrother 时间: 2021-5-11 09:55

sobereva 发表于 2021-5-11 06:01
以如今的计算能力，以及考虑到结果的可信度，最最起码也得考虑几百个水

另外，1L说的15万个水，用个中 ...

谢谢sob老师的帮助。
我明白老师的意思了。课题组用的软件是老师一直不喜的MS，GPU加速怕是无望了

作者
Author: sobereva 时间: 2021-5-11 10:08

ocbrother 发表于 2021-5-11 09:55
谢谢sob老师的帮助。
我明白老师的意思了。课题组用的软件是老师一直不喜的MS，GPU加速怕是无望了

PS：M$ 2021的forcite支持了GPU加速，不过估计还是得比gmx GPU加速时慢一个数量级

你研究的这种问题，gromacs再合适不过，用M$相比简直是拿勺子耕地

作者
Author: ocbrother 时间: 2021-5-11 10:33

sobereva 发表于 2021-5-11 10:08
PS：M$ 2021的forcite支持了GPU加速，不过估计还是得比gmx GPU加速时慢一个数量级

你研究的这种问题， ...

好的，明白老师的意思了。
感谢老师指点！

作者
Author: k64_cc 时间: 2021-5-11 13:04
改变盒子大小显然会影响扩散系数。盒子越大扩散系数越大。Diffusion constant的size effect已经是老生常谈了，做力场拟合实验数据的必然会提这个https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp0477147

在这个情况下模拟结果和实验显然对不上，对上了就错了。

作者
Author: ocbrother 时间: 2021-5-11 15:15

k64_cc 发表于 2021-5-11 13:04
改变盒子大小显然会影响扩散系数。盒子越大扩散系数越大。Diffusion constant的size effect已经是老生常谈 ...

好的，，，
这么说我之前在128个水的扩散系数是错的吗。。。

作者
Author: k64_cc 时间: 2021-5-11 15:21

ocbrother 发表于 2021-5-11 15:15
好的，，，
这么说我之前在128个水的扩散系数是错的吗。。。

扩散系数没有错，但是扩大盒子可能就得不到和小盒子一样的数据了。

MD模拟很难和实验定量一致，看个趋势就可以了。

作者
Author: ocbrother 时间: 2021-5-11 15:54

k64_cc 发表于 2021-5-11 15:21
扩散系数没有错，但是扩大盒子可能就得不到和小盒子一样的数据了。

MD模拟很难和实验定量一致，看个趋 ...

我理解你的意思了。感谢你的帮助！

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