Interaction of the model alkyltrimethylammonium ions with alkali halide salts: an explicit water molecular dynamics study

Abstract

We present an explicit water molecular dynamics simulation of dilute solutions of model alkyltrimethylammonium surfactant ions (number of methylene groups in the tail is 3, 5, 8, 10, and 12) in mixture with NaF, NaCl, NaBr, and NaI salts, respectively. The SPC/E model is used to describe water molecules. Results of the simulation at 298 K are presented in form of the radial distribution functions between nitrogen and carbon atoms of CH₂ groups on the alkyltrimethylammonium ion, and the counterion species in the solution. The running coordination numbers between carbon atoms of surfactants and counterions are also calculated. We show that I- counterion exhibits the highest, and F- the lowest affinity to "bind" to the model surfactants. The results are discussed in view of the available experimental and simulation data for this and similar solutions.

У роботi з допомогою методу молекулярної динамiки проведено моделювання низькоконцентрованого розчину iонiв алкiлтриметиламонiю (з кiлькiстю метиленових груп у ланцюгу 3, 5, 8, 10, 12) у сумiшi iз солями NaF, NaCl, NaBr або NaI при температурi 298 K. Для опису води використано модель SPC/E. Ре-зультати представлено у формi низки радiальних функцiй розподiлу мiж атомами азоту чи вуглецю (iз груп CH₂) алкiлтриметиламонiю та контрiонами розчину. Для детальнiшого висвiтлення результатiв також наведено бiжучi координацiйнi числа мiж атомами вуглецю та контрiонами. Виявлено, що контрiони I¡ демонструють найвищу, а F¡ найнижчу здатнiсть асоцiювати iз iонами алкiлтриметиламонiю. Огляд результатiв проведено у свiтлi наявних експериментальних та теоретичних даних для цих чи подiбних систем.