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[综合交流] 求助:关于微观下溶解度的理解

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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?

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发表于 Post on 2021-5-10 17:13:00 | 只看该作者 Only view this author
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。
Zikuan Wang
山东大学光学高等研究中心 研究员
BDF(https://bdf-manual.readthedocs.io/zh_CN/latest/Introduction.html)、ORCA(https://orcaforum.kofo.mpg.de/index.php)开发团队成员
Google Scholar: https://scholar.google.com/citations?user=XW6C6eQAAAAJ
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4540-8734
主页:http://www.qitcs.qd.sdu.edu.cn/info/1133/1776.htm
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2021-5-10 17:46:58 | 只看该作者 Only view this author
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

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发表于 Post on 2021-5-10 18:17:19 | 只看该作者 Only view this author
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。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2021-5-10 19:30:10 | 只看该作者 Only view this author
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

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发表于 Post on 2021-5-10 19:42:58 | 只看该作者 Only view this author
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
Zikuan Wang
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2021-5-10 20:01:48 | 只看该作者 Only view this author
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

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发表于 Post on 2021-5-10 21:44:43 | 只看该作者 Only view this author
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。
Zikuan Wang
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2021-5-10 21:51:28 | 只看该作者 Only view this author
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

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发表于 Post on 2021-5-11 06:01:19 | 只看该作者 Only view this author
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
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办极高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班中级量子化学培训班高级量子化学培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班分子动力学与GROMACS培训班CP2K第一性原理计算培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击相应链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的高速路!培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2021-5-11 09:55:34 | 只看该作者 Only view this author
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

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发表于 Post on 2021-5-11 10:08:21 | 只看该作者 Only view this author
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$相比简直是拿勺子耕地
北京科音自然科学研究中心http://www.keinsci.com)致力于计算化学的发展和传播,长期开办极高质量的各种计算化学类培训:初级量子化学培训班中级量子化学培训班高级量子化学培训班量子化学波函数分析与Multiwfn程序培训班分子动力学与GROMACS培训班CP2K第一性原理计算培训班,内容介绍以及往届资料购买请点击相应链接查看。这些培训是计算化学从零快速入门以及进一步全面系统性提升研究水平的高速路!培训各种常见问题见《北京科音办的培训班FAQ》
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 楼主 Author| 发表于 Post on 2021-5-11 10:33:42 | 只看该作者 Only view this author
sobereva 发表于 2021-5-11 10:08
PS:M$ 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!

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发表于 Post on 2021-5-11 13:04:36 | 只看该作者 Only view this author
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。

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 楼主 Author| 发表于 Post on 2021-5-11 15:15:02 | 只看该作者 Only view this author
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。。。

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