Structure and thermodynamics of the primitive model electrolyte in a charged matrix: The evaluation of the Madden-Glandt approximation

Abstract

We compared the results of the Madden-Glandt (MG) integral equation approximation for partly-quenched systems with the commonly accepted formalism of Given and Stell (GS). A studied system was a +1:-1 restricted primitive model (RPM) electrolyte confined in a quenched +1:-1 RPM matrix. A renormalization scheme was proposed for the set of MG replica Ornstein-Zernike equations. Long-ranged direct and total correlation functions, describing the interactions between the annealed electrolyte species within the same replicas and between the annealed and matrix particles, appeared to be the same for MG and GS approach. Both versions of the theory give very similar results for the structure and thermodynamics of an annealed subsystem. Differences between excess internal energy, excess chemical potential, and isothermal compressibility become pronounced only at high concentrations of matrix particles.

Ми порiвняли результати наближення Маддена-Гландта у формалiзмi iнтегральних рiвнянь для частково заморожених систем iз загально прийнятим формулюванням Гiвена i Стелла. Розглядається Å1 : ¡1 валентна обмежена примiтивна модель розчину електролiту у замороженiй Å1 : ¡1 валентнiй матрицi. Запропоновано схему перенормування для наближення Маддена-Гландта реплiкованого рiвняння Орнштейна-Цернiке. Виявляється, що далекосяжнi вклади до прямої i повної кореляцiйних функцiй, якi описують взаємодiю мiж частинками електролiту у певнiй реплiцi, а також мiж частинками плину i матрицi, є однаковими у наближеннi Маддена-Гландта i формулюваннi Гiвена i Стелла. Обидвi теорiї при-зводять до дуже подiбних результатiв для структури i термодинамiки пiдсистеми адсорбату. Рiзниця мiж значеннями надлишкової внутрiшньої енергiї, надлишкового хiмiчного потенцiалу та iзотермiчної стисливостi стає бiльш виразною лише при високiй густинi матричної пiдсистеми.