Hydration properties of Cm(iii) and Th(iv) combining coordination free energy profiles with electronic structure analysis

文献情報

出版日 2014-01-30
DOI 10.1039/C3CP54958E
インパクトファクター 3.676
著者

Cesar Beuchat, Laura Gagliardi


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要旨

The hydration structure of two actinoid ions of different charge, Cm(III) and Th(IV), was investigated. Density Functional Theory, DFT-based molecular dynamics and the single sweep method were used to obtain free energy landscapes of ion–water coordination. Free energy curves as a function of the ion–water coordination number were obtained for both ions. The number of water molecules in the first coordination shell of Cm(III) varies between 8 and 10. For Th(IV), on the other hand, the 9-fold structure is stable and only the 10-fold structure seems to be accessible with a small but non-negligible free energy barrier. Finally, by combining molecular dynamics simulations with electronic structure calculations, we showed that the differences between Cm(III) and Th(IV) are mainly due to electrostatic effects. Cm(III) is less charged and it has fewer water molecules in its first shell, while Th(IV) has more water molecules because of a stronger electrostatic interaction.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
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年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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