水合物
含有水的化合物
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水合物是由主体水分子借氢键结合形成笼形结晶，客体分子被包围在其晶格之中形成的稳定笼形晶体包络物。目前已发现的气体水合物的晶胞构型，按结构可分为Ⅰ型（SI）、Ⅱ（SII）型、H型（SH）三种。[1]水合物需要在高压低温的环境下生成，其生成过程也经历了复杂的多元变化，主要包括成核和生长两个阶段。[2]
水合物生成微观原理为：首先，主体分子之间依靠氢键形成空的分子笼；之后，客体分子被输送到合适位置，并在合适的温度和压力条件下进入主体分子笼中，形成亚稳态分子簇；最后，该不稳定团簇不断发展达到临界尺寸，从而实现水合物的成核。当晶核满足临界状态条件后，水合物便会在其诱 导下迅速生长。[2]
水合物在成核过程需要提供较高驱动力，是水合物生成的重要步骤。[3]成核过程是一个从初始状态的无序、无定型到最后形成相对稳定的晶体状态的过程。近年来部分学者分别进行了甲烷水合物 、乙烷水合物、二氧化碳水合物等生长机理的模拟研究。[4][5][6]Tung等进行了I型甲水合物生成的 分子动力学模拟，发现伴随系统压力增高，甲烷溶解度增大，其生长速率也随之增加。[6]Vatamanu等研究了甲烷水合物的异质晶体生长。发现生长的晶体中含有许多缺陷，通常水合物中约20%的水合物笼未被占用，并且这不依赖于所施加的温度和压力。[7]