Chemistry, Physics and Technology of Surface, 2014, 5 (1), 16-22.

Quantum chemical simulation of silica surface protolytic equilibrium



A. A. Kravchenko, E. M. Demianenko, A. G. Grebenyuk, V. V. Lobanov

Abstract


A quantum chemical analysis of silicic acid oligomers structure has been carried out by density functional theory method with use of extended basis set (6-31++G(d,p)). Dissociation constants of hydroxyl groups have been calculated for molecules containing from one to eight silicon-oxygen tetrahedra. The stepwise increase in their number in oligomers has been found to result in a decrease in the constant value for silanol group deprotonation.

Keywords


quantum chemistry; density functional theory method; silica surface; protolytic equilibrium; dissociation constant

Full Text:

PDF (Українська)

References


1. Pelmenshchikov A.G., Paukshtis E.A., Stepanov V.G. et al. Effect of structural and chemical factors on the acidity and IR spectroscopic characteristics of bridging OH groups in zeolites. J. Phys. Chem. – 1989. – V. 93, N 18. – P. 6725–6730.

2. Лобанов В.В., Горлов Ю.И., Чуйко А.А и др. Роль электростатических взаимодействий в адсорбции на поверхности твердых оксидов. – Киев : ВЕК+, 1999. – 240 с.

3. Сорбенты на основе силикагеля в радиохимии / под ред. Б.Н. Ласкорина. – Москва : Атомиздат, 1977. – 304 с.

4. Айлер Р. Химия кремнезема. В 2 ч. / Пер. с англ. – Москва : Мир, 1982. – 1127 с.

5. Schmidt M.W., Baldridge K.K., Boatz J.A. et al. General atomic and molecular electronic-structure system: Review. J. Comput. Chem. – 1993. – V. 14, N 11. – P.1347–1363.

6. Гребенюк А.Г., Кравченко А.А., Лобанов В.В. Моделювання структури кремнезему методами квантової хімії (огляд) // Фізика і хімія твердого тіла. – 2009. – Т. 10, № 4. – С. 833–847.

7. Demianenko E., Ilchenko M., Grebenyuk A., Lobanov V. A theoretical study on orthosilicic acid dissociation in water clusters.Chem. Phys. Lett. – 2011. – V. 515, N 4–6. – P. 274–277.

8. Гунько В.М. Квантовохимический анализ адсорбции и механизмов химических реакций на поверхности твердых тел // Хімія, фізика та технологія поверхні. – 2010. – Т. 1, № 1. – С. 5–18.

9. Shimada K., Tarutani T. The kinetics of the polymerization of silicic acid. Bull. Chem. Soc. Japan. – 1980. – V. 53, N 12. –  P. 3488–3491.

10. Шабанова Н.А., Саркисов П.Д. Основы золь-гель технологии нанодисперсного кремнезема. – Москва: Академкнига, 2004. – 206 с.

11. Pereira J. C. G., Catlow C. R. A., Price G. D. Silica condensation reaction: an ab initio study. Chem. Commun. – 1998. – N 13. – P. 1387–1388.

12. Sauer J., Hill J.-R. The acidity of surface silanol groups. A theoretical estimate based on ab initio calculations on a model surface. Chem. Phys. Lett. – 1994. – V. 218, N 4. –   P. 333–337.




Copyright (©) 2014 A. A. Kravchenko, E. M. Demianenko, A. G. Grebenyuk, V. V. Lobanov

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.