Размер шрифта
Цвета сайта
Изображения

Обычная версия сайта

Соль при давление


Мифы про меню при повышенном артериальном давлении

Рацион при сердечно-сосудистых заболеваниях вызывает много споров. Чтобы разрешить сомнения, мы обратились к терапевту ГКБ № 17 в Солнцево Анне Сергеевне Габриэлян. Вот как она прокомментировала 10 мнений читателей о меню при повышенном артериальном давлении.

1. Раз врач назначил таблетки для снижения давления, следить за диетой гипертонику совсем необязательно.

Неправда, таблетки-панацеи не существует. Конечно, препараты поддерживают давление в норме, снижают симптомы. Но общее состояние все равно зависит от того, что сам человек делает со своим организмом, в первую очередь — как питается. Например, при избавлении от лишних килограммов (а как правило гипертоники страдают ожирением) снижается артериальное давление. Помните, при ожирении второй степени риск сахарного диабета составляет уже 93%, а при наличии диагноза сахарного диабета риск инфарктов и инсультов увеличивается на 40−50%. То есть все шансы наступления сердечной и мозговой катастроф можно снизить значительно, следя за питанием!
А вот если следить за диетой, можно уменьшить дозировку препарата и даже отменить его, но конечно, под наблюдением врача. Очень часто гипертония обусловлена неправильным питанием, в результате которого человек набирает жир. Лишняя жировая ткань всегда вызывает задержку жидкости в межклеточном пространстве. Она давит на кровеносные капилляры, создавая спазм. Этот спазм передается на артерии, которые тоже сужаются. Чтобы вытолкнуть кровь в узкий просвет, сердце начинает повышать давление. Уменьшение количества жира и воды в теле только поможет гипертонику.

2. Соль вредна гипертоникам. Приготавливая еду, не нужно подсаливать ее вообще. Организм и так получает достаточно соли из готовых продуктов. Они всегда ее содержат – даже хлеб, кефир и творог, не говоря уж о сыре, колбасе, консервах.

Правда. Соль задерживает жидкость в организме и тем самым увеличивает артериальное давление. Доказано, что снижение употребления соли до 5 г в сутки снижает артериальное давление на 10 миллиметров ртутного столба, что сравнимо с эффектом после приема некоторых антигипертензивных препаратов. Кроме того, люди с артериальной гипертонией, как правило, страдают ожирением, и им назначают определенные диеты. При низкокалорийной диете употребление большого количества соли ведет к тому, что разрушаются мышцы. В том числе и сердечная мышца, что, естественно, увеличивает риск инфарктов и инсультов.

Для здорового человека употребление соли до 8−10 г в день не опасно, а вот, если есть артериальная гипертензия, рекомендуем уменьшить до 5 г — то есть чайная ложка соли в день (не забывайте считать соль в готовых продуктах!). Если еда вам кажется пресной, используйте лимон, травы – они придадут блюдам приятный яркий вкус.

3. В одном журнале читала, что кофе можно пить людям с сердечно-сосудистыми заболеваниями. А рекомендации общепринятые, что он вреден. Где истина?

Здесь нет однозначности. Ученые после долгих исследований обнаружили, что есть два типа людей: одни быстро метаболизируют (то есть расщепляют и усваивают) кофе, другие медленно. Этот тип определен генетически. И на протяжении всей жизни, чаще всего, не меняется. Если человек быстро метаболизирует кофе, то употребление 1−2 чашек кофе (имеются в виду стандартные чашки эспрессо) снижает риск инфарктов и инсультов на 18%. 3−4 чашки также снижают риск - примерно на 10%, 5−6 чашек — на 4%. То есть даже большое количество кофе снижает сердечно-сосудистые риски! А вот если человек медленно метаболизирует кофе, тут все наоборот. 1−2 чашки повышают риск инфарктов и инсультов приблизительно на 5−6%, 3−4 уже на 10% и 5−6 — на 18%.

Как понять, к какому типу относитесь вы? Понаблюдайте за собой. Если вы выпиваете кофе и практически сразу чувствуете себя бодрым, сильным, просыпаетесь, активизируется мозговая деятельность — значит, вы быстро метаболизируете кофе и 1−2 чашки в день для вас полезны. К этому типу, кстати, относится большинство людей. А вот если вы выпиваете кофе и не ощущаете эффекта — значит, вы медленно метаболизируете кофе. Он вас все равно взбодрит, но часа через 3−4. Таким людям кофе надо ограничивать.

Кстати, замечено, что при постоянном употреблении кофе в немалом количестве может развиться толерантность к кофеину, также эффект теряется при недосыпе, заболеваниях щитовидной железы, депрессии и т. п. Но генетический тип не меняется в течение жизни!

4. Гипертонику можно пить зеленый чай, а черный – нет, поскольку первый нормализует артериальное давление, а второй повышает.

Что касается зеленого чая, то это правда. В нем содержится много антиоксидантов, за счет чего он улучшает функции сердца, нервной системы, борется со старением, способствует дополнительному жиросжиганию во время физической нагрузки. Поэтому зеленый чай очень полезен всем. Черный чай более тонизирующий, действительно содержит больше кофеиноподобных веществ, но пока у врачей нет четкой определенности, вреден или нет черный чай при сердечно-сосудистых заболеваниях. Исключение – очень крепкий черный чай, его точно не стоит пить гипертонику. И вообще понаблюдайте за собой, как сказывается выпитый чай на ваше самочувствие.

5. Красное мясо способствует развитию атеросклероза, лучше заменить его рыбой.

Правда, что красное мясо не лучший продукт для гипертоника. Мы сейчас едим его намного больше, чем наши прапрапрадедушки и прапрапрабабушки. Даже 40 лет назад мясо ели реже: только осенью и зимой, чаще в супах, пирогах, котлетах. Запекали мясо кусками и так ели в основном по праздникам. Рекомендации Всемирной Организации Здравоохранения таковы: после 40−45 лет рекомендуется отказ от красного мяса.
Но что делать, если у человека аллергия на рыбу? В морской и речной рыбе действительно меньше натрия, чем в мясе. Но если рыба не нравится или она вызывает аллергическую реакцию (зуд, сыпь, поллиноз, першение в горле), выбирайте нежирные части мяса — грудку курицы или индейки без кожи, свиную вырезку, постную говядину, телятину. Вопреки расхожему мнению, свиная печень — не жирная, её вполне можно употреблять при гипертонии.

Особенно важен способ приготовления. Лучше не жарить, а запекать в духовке или на гриле, отваривать, тушить либо готовить на пару. Кстати, это относится и к рыбе. Если вы её обваляете в муке или кляре и обжарите на масле, не тешьте себя надеждой, что это блюдо диетическое. А вот, рыбий жир — жир, который очень полезен гипертонику. Он содержит полиненасыщенные жирные кислоты, которые защищают сосуды от холестериновых бляшек. Ешьте любую жирную рыбу (отварную, тушеную, запеченную), но лучше в обед: тяжелая пища на ночь нежелательна.

6. Гипертонику нельзя есть яйца.

Неправда. Многие люди с заболеваниями сердечно-сосудистой системы отказываются из-за содержащегося в куриных яйцах холестерина, то нет доказательств, что яйца повышают уровень общего холестерина. Зато в них содержится лецитин, который поддерживает здоровье сердечно-сосудистой системы. Считается, что по яйцу в день – безопасная норма для гипертоника.

7. Гипертонику вредны сладкие продукты. Их можно безбоязненно заменить фруктами.

Правда лишь отчасти. Фрукты — хороший выбор, но не более 200 г за 1 прием. Кислые и сладкие яблоки абсолютно равны по калорийности, в первых лишь больше фруктовых кислот. Умеренно твердые груши, цитрусовые, киви, замороженные ягоды — отличный перекус. Один банан — замечательный источник калия, выводящего лишнюю воду, плюс он надолго насыщает. В сухофруктах слишком много сахара, а вот компот из них (без сахара, конечно) «соберет» весь столь необходимый гипертонику калий из плодов и тем самым поможет убрать отеки.

8. При проблемах с сердечно-сосудистой системой фаст фуд – настоящий яд.

Правда. Хотя не рекомендуется злоупотреблять им и людям со здоровыми сосудами. Гипертонику нужно убрать ту еду, которая способствует набору веса и задержке воды. То есть это все жирные продукты, блюда, где жиры сочетаются с большим количеством углеводов, а также жареная пища. А это козырная фишка фаст фуда. Все блюда из меню подобных заведений содержат много соли, т. е. натрия, задерживающего воду. Кроме того, сочетание соли и сахара — излюбленный поварской ход при приготовлении любых соусов, кондитерских кремов и теста, печенья, даже шоколада. Соль оттеняет сахар и тем самым повышает вкусовую привлекательность пищи. Так что, как видите, отказавшись от фаст-фуда, готовых соусов, выпечки, жирного и жареного, вы заметно понизите количество натрия, жира и простых углеводов в своем рационе.

9. Грибы – нездоровая еда. Чтобы не навредить сердцу и сосудам, нужно исключить их из меню.

Неправда. Грибы — вопреки расхожему мнению — очень легкая и полезная пища, которая отлично усваивается. По химическому составу они похожи на кабачки, их можно добавлять в овощные рагу, запекать на гриле и использовать как гарнир. Главное — не добавлять в грибы масло, сливки, сметану и сыр в большом количестве!

10. Овощи должны быть в меню гипертоника обязательно. Салаты можно есть три раза на дню.

Правда, овощи - это самые полезные продукты в диете для гипертоника. Врачи рекомендуют кабачки, баклажаны, огурцы, листовую зелень, все виды капусты, морковь, редис, дайкон. В них много калия, который в противовес натрию выводит лишнюю воду. Поэтому салаты действительно рекомендуются. Но салаты бывают разные. Такие, как популярные у россиян «селедка под шубой», «оливье», «мимоза» придется ограничить, поскольку картофель, кукуруза, горошек это большое количество углеводов, селедка - соленая, а майонез добавляет много калорий. Салаты из свежих и зеленых овощей безопасны, но и здесь не следует злоупотреблять майонезом или большим количеством растительного масла (пусть даже оливкового!). Помните, 100 г такого масла равны 1000 ккал. Лучше заправить блюдо натуральным йогуртом, в него хорошо добавить специи (горчицу, молотый перец, чеснок, карри, куркуму). Подойдет и нежирная сметана.

-- Светлана Чечилова

Артериальное давление и соль - Доказательная медицина для всех

Многие любят соль, некоторые даже утверждают, что не могут обойтись без соли (на самом деле это не так), в ряде исследованиях находят генетическую предрасположенность к соли и даже обсуждают вероятность развития зависимости от этого продукта.  

Головная боль и артериальное давление

Связь повышенного артериального давления и головной боли в м...

Напомним, что привычная нам соль - это хлорид натрия (NaCl), а натрий, будучи жизненно важным элементом, в избыточных количествах способствует повышению артериального давления, развитию артериальной гипертензии и, как следствие, повышению рисков сердечно-сосудистых заболеваний и катастроф, таких как ишемическая болезнь сердца, сердечная недостаточность, инфаркт миокарда и инсульт.

Пищевые источники натрия

Мы потребляем натрий в виде бикарбоната натрия (хорошо известная всем пищевая сода), глутамата натрия, но 90% поступления натрия в организм обеспечивается обычной пищевой солью, или хлоридом натрия. Обсуждая влияние соли на артериальное давление и артериальную гипертензию, мы на самом деле обсуждаем влияние натрия на эту патологию.

К СВЕДЕНИЮ: Артериальная гипертензия (АГ, артериальная гипертония, гипертония) – это стойкое повышение артериального давления (АД) выше 130/80 мм. рт.ст. в состоянии физического и эмоционального покоя, а также без влияние иных внешних факторов. Подробнее: АРТЕРИАЛЬНАЯ ГИПЕРТЕНЗИЯ. ПРОСТО О СЛОЖНОМ.

О соли в организме

Натрий в организме находится как в клетках (5-10%), так и во внеклеточных жидкостях (90%), обеспечивая такие важные составляющие жизнедеятельности как: 

НПВС и парацетамол. Влияние на артериальное давление

Сотни миллионов людей ежегодно используют нестероидные проти...

  • осмотическое давление
  • трансмембранный потенциал
  • транспорт молекул через мембраны клеток

Минимальная суточная потребность в натрии составляет всего 180 мг, что в пересчете на обычную соль составляется менее полграмма NaCl, обычная потребность - 500 мг натрия или 1,27 грамма соли в сутки

Влияние соли на давление и артериальную гипертензию

Избыточное потребление соли имеет важнейшее, если не преобладающее влияние на повышение артериального давления и развитие артериальной гипертензии. Соль, как фактор риска АГ, изучена в более чем сотнях исследований, включающих исследования на животных, миграционные, экологические, продольные наблюдательные, клинические и генетические исследования, включая мета-анализы и систематические обзоры. 

К СВЕДЕНИЮ: Одним из важнейших методов профилактики болезней сердца и лечения артериальной гипертензии является модификация образа жизни, включающая изменение принципов питания. Подробнее: АРТЕРИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ И ДИЕТА  

Снижение потребления соли в пище снижает АД как у лиц с повышенным, так и у людей с нормальным давлением. В целом величина снижения зависит от целого ряда факторов. Так, влияние снижения потребления соли приводит к большему снижению давления: 

Измерение артериального давления. Правила и ошибки.

Как самостоятельно контролировать артериальное давление и из...

  • у чернокожих 
  • пожилых
  • пациентов с сахарным диабетом
  • пациентов с болезнями почек
  • у пациентов с артериальной гипертензией

Например, в исследованиях было показано, что у людей младше 45 лет без гипертонии АД, после ограничения потребления соли снизилось на 3,7 мм. рт.ст., а у лиц старше 45 лет на 7 мм.рт.ст.

Уменьшение потребления соли до рекомендованных значений приводит не только к снижению артериального давления, но и к недопущению развития артериальной гипертензии.

Среднее снижение артериального давления после уменьшения количества соли в рационе питания

Предгипертония

Гипертония

Резистентная гипертензия

Снижение САД (мм.рт.ст.)

–4,0

–6,8

–22,7

Снижение ДАД (мм. рт.ст.)

–1,4

–3,3

–9,1



Соль и препараты для лечения артериальной гипертензии

Кроме того, что повышенное потребление соли приводит к непосредственному повышению артериального давления, выявлено и негативное влияние хлорида натрия на препараты, снижающие артериальное давление, включая бета-блокаторы и ингибиторы АПФ. Но, по- видимому, соль не имеет значительного влияния на эффект блокаторов кальциевых каналов. 

Артериальное давление и калий

Калий, являющийся важнейшим электролитом, обеспечивающим раб...

Несколько исследований продемонстрировали следующие эффекты от снижения поступления натрия в организм:

  • уменьшение потерь калия, связанного с использованием диуретиков
  • уменьшение потерь белка с мочой

Другие негативные влияния избыточного употребления соли


  • Гипертрофия левого желудочка
  • Ухудшение структуры и функции сосудов
  • Повышение риска рака желудка
  • Увеличение протеинурии
  • Повышенный риск камнеобразования в почках
  • Повышение риска остеопороза

К СВЕДЕНИЮ: Артериальное давление - это давление, которое кровь, находящаяся в артерии, оказывает на ее стенку. Систолическое артериальное давление это артериальное давление в момент систолы сердца, а диастолическое, соответственно, артериальное давление в конце диастолы, когда оно достигает минимальных значений. Подробнее: ТИПЫ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ  

Об обычном потреблении соли

Итак, мы выяснили, что всего полграмма соли в сутки достаточно для обеспечения жизнедеятельности организма. А сколько соли мы едим в день? 

Кофе и сердце

Отвечаем на один из самых частых вопросов: можно ли кофе при...

Если опираться на американские и европейские исследования, оказывается, что в среднем мы употребляем 3600 мг натрия в сутки, что соответствует 9,16 граммам поваренной соли в сутки и что почти в два раза превышает рекомендованную дозу. Как показывают исследования, мужчины потребляют соль больше женщин, 4200 мг и 3000 мг натрия соответственно. Такая разница объясняется тем, что мужчины в среднем едят больше женщин.

Источники натрия в вашем рационе

4% - содержание натрия в пище (фрукты, овощи, зелень)
13% - соль из солонки. Добавляется для подсаливаний пищи или во время ее приготовления.
15% - еда в ресторанах, кафе, фаст-фудах
68% - входит в обработанные продукты, такие как сыры, колбасы, ветчина и проч.

ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ: люди способны выжить даже в условиях экстремального потребления натрия от 200 мг в сутки (такое потребление соли зарегистрировано у индейских племен Бразилии) до 10300 мг (в северной Японии). Подобный разброс демонстрирует способность нашего организма сохранять или выводить соль в зависимости от необходимости.

Секс и болезни сердца

Секс - неотъемлемая часть нашей жизни, существенно влияющая ...

Рекомендации по употреблению соли профессиональными сообществами


  • В 2013 году Всемирная Организация Здравоохранения (ВОЗ) рекомендовала взрослым употреблять менее 2000 мг натрия в день (т. е. менее 5 грамм соли) 
  • В рекомендация по питанию США от 2015 года взрослым рекомендуется менее 2300 мг натрия
  • Американская кардиологическая ассоциация установила верхний предел потребления натрия на уровне 1500 мг в день
  • В руководстве “Заболевания почек: улучшение глобальных результатов” рекомендовано употреблять не более 2000 мг натрия. 

Соль под давлением – это не NaCl

В самом начале школьного курса химии нам говорят о NaCl как об архетипическом ионном соединении. Будучи менее электроотрицательным, натрий отдает свой электрон хлору, который, следуя «правилу октетов», таким образом, приобретает 8-электронную электронную конфигурацию благородного газа. Все правила предсказывают, что NaCl будет единственным возможным соединением, образованным хлором и натрием. Исследовательская группа под руководством Артема Р. Оганова, профессора кристаллографии Университета Стоуни-Брук, обнаружила новые хлориды натрия, которые требуют пересмотра учебников по химии. В своей статье «Неожиданные стабильные стехиометрии хлоридов натрия», опубликованной в последнем номере « Science », они предсказали устойчивость соединений, невозможных с точки зрения классической химии, — NaCl 3 , NaCl 7 , Na 3 Cl, Na 2 Cl 3 , или Na 2 Cl. Ведущим автором статьи, наравне с Огановым, является Вэйвэй Чжан, посетитель лаборатории Оганова. соединения. В ионных соединениях атомы Cl имеют формальный заряд -1, а натрий +1, поэтому единственным возможным соединением является NaCl. Это исключает, например, NaCl 2 . И NaCl 5 и Na 2 Cl 3 тоже должны быть невозможны. Тем не менее, можно провести расчет и оценить, насколько они неблагоприятны. Оказывается, большое количество «странных» соединений можно успешно стабилизировать, просто увеличив давление. В этот момент традиционные правила перестают работать», — говорит Оганов. код USPEX (Universal Structure Predictor: Evolutionary Xrystallography), что сделало это русское слово, означающее «успех», популярным среди кристаллографов и материаловедов. 0017

Экзотические соединения не только расширяют наши представления о химии, но и могут найти новые практические применения в будущем. Например, NaCl 7 , NaCl 3 , Na 3 Cl 2 , Na 2 Cl являются металлами (что объясняет очевидное нарушение электронейтральности, поскольку правила баланса зарядов неприменимы к металлам), и только одна полупроводниковая фаза NaCl 3 стабильна в диапазоне давлений от 250 до 480 тысяч атмосфер. Металлик Na 3 Cl имеет уникальную структуру. Он состоит из чередующихся слоев NaCl и слоев чистого натрия. Слои хлорида натрия являются диэлектриками, слои натрия являются проводящими, поэтому кристалл в целом представляет собой своеобразный квазидвумерный проводник. Недавно было обнаружено, что такие вещества проявляют некоторые интересные физические эффекты.

"Я думаю, что такие материалы должны найти практическое применение. Беда только в том, что эти вещества стабильны только при высоких давлениях. Однако для получения таких материалов могут использоваться и другие экстремальные условия. Например, на поверхности других кристаллов. Поверхность — это тоже экстремальное состояние, где почти половина связей разорвана, а химический состав, как известно, совершенно иной, чем внутри кристалла», — говорит Оганов.

Новые хлориды натрия — это не просто фантазия или экзотический численный результат. Александр Гончаров, физик-экспериментатор из Института Карнеги в Вашингтоне, воспроизвел в своей лаборатории высокие давления, необходимые для стабилизации нестандартных хлоридов натрия, и напрямую подтвердил существование соединений, предсказанных USPEX.

Оганов считает новые вещества не простым забавным исключением, а первыми признаками новой главы в химии. Такие необычные соединения могут существовать в недрах планет, где высокое давление.

"Я думаю, что хлорид натрия не может быть исключением. Скорее всего, мы столкнулись с новым классом соединений, которые будут проявляться в широком диапазоне химических систем. Мы подтвердили это для KCl, где фазовая диаграмма еще богаче. Для планетообразующей системы магний-кислород мы предсказали два новых соединения: MgO 2 и Mg 3 O 2 . Мы предполагаем, что силикат магния всегда представляет собой MgSiO 3 или Mg 2 SiO 4. в недрах Земли. Мы всегда так думали, но теперь задаемся вопросом - а не могло ли быть иначе? Даже если это единственные составы в ядре Земли, каменное ядро ​​Юпитера может содержать свои неожиданные силикаты», — полагает Оганов.

Хотя существование этих новых соединений было подтверждено экспериментально, не во всех случаях легко понять природу их стабильности.

###

Артем Р. Оганов, выпускник кафедры кристаллографии (геологический факультет) МГУ, в настоящее время является профессором Университета Стоуни-Брук и адъюнкт-профессором МГУ. Победитель государственного проекта "мегагрант" в Московском физико-техническом институте (МФТИ, знаменитый Физтех, в Долгопрудном). Интернациональная команда лаборатории Оганова в МФТИ изучает, в частности, природу химических связей в новых «невозможных» соединениях. Их исследования позволят по-новому взглянуть на природу новых соединений и помогут создать искусственные функциональные материалы.



Журнал

Наука

Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность новостных сообщений, размещенных на EurekAlert! содействующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.

Диссоциация солей в воде под давлением

. 2020 16 июня; 11 (1): 3037.

doi: 10.1038/s41467-020-16704-9.

Цунжи Чжан 1 , Федерико Джиберти 2 , Эмре Севген 2 , Хуан Х де Пабло 2 3 , Франсуа Гиги 4 , Джулия Галли 5 6

Принадлежности

  • 1 Кафедра материаловедения и инженерии, ЦОЕ, Пекинский университет, 100871, Пекин, Китай.
  • 2 Чикагский университет, 5640 S. Ellis Ave., Чикаго, Иллинойс, 60637, США.
  • 3 Отдел материаловедения, Аргоннская национальная лаборатория, Аргонн, Иллинойс, 60439, США.
  • 4 Калифорнийский университет в Дэвисе, Дэвис, Калифорния, 95616, США.
  • 5 Чикагский университет, 5640 S. Ellis Ave., Чикаго, Иллинойс, 60637, США. [email protected]
  • 6 Отдел материаловедения, Аргоннская национальная лаборатория, Аргонн, Иллинойс, 60439, США. [email protected]
  • PMID: 32546791
  • PMCID: PMC7298052
  • DOI: 10. 1038/с41467-020-16704-9

Бесплатная статья ЧВК

Cunzhi Zhang et al. Нац коммун. .

Бесплатная статья ЧВК

. 2020 16 июня; 11 (1): 3037.

дои: 10.1038/s41467-020-16704-9.

Авторы

Цунжи Чжан 1 , Федерико Джиберти 2 , Эмре Севген 2 , Хуан Х де Пабло 2 3 , Франсуа Гиги 4 , Джулия Галли 5 6

Принадлежности

  • 1 Кафедра материаловедения и инженерии, ЦОЕ, Пекинский университет, 100871, Пекин, Китай.
  • 2 Чикагский университет, 5640 S. Ellis Ave., Чикаго, Иллинойс, 60637, США.
  • 3 Отдел материаловедения, Аргоннская национальная лаборатория, Аргонн, Иллинойс, 60439, США.
  • 4 Калифорнийский университет в Дэвисе, Дэвис, Калифорния, 95616, США.
  • 5 Чикагский университет, 5640 S. Ellis Ave., Чикаго, Иллинойс, 60637, США. [email protected]
  • 6 Отдел материаловедения, Аргоннская национальная лаборатория, Аргонн, Иллинойс, 60439, США. [email protected]
  • PMID: 32546791
  • PMCID: PMC7298052
  • DOI: 10. 1038/с41467-020-16704-9

Абстрактный

Исследование солей в воде в экстремальных условиях имеет решающее значение для понимания свойств водных флюидов на Земле. Мы сообщаем о первых принципах (FP) и классическом молекулярно-динамическом моделировании NaCl в разбавленном пределе при температурах и давлениях, соответствующих верхней мантии Земли. Как и в условиях окружающей среды, мы наблюдаем два метастабильных состояния соли: контактное (CIP) и общую ионную пару с растворителем (SIP), которые энтропийно и энтальпически благоприятны соответственно. Мы обнаружили, что барьер свободной энергии между минимумами CIP и SIP увеличивается в экстремальных условиях и что стабильность CIP повышается при моделировании FP, что согласуется с уменьшением диэлектрической проницаемости воды. Путь минимальной свободной энергии между CIP и SIP становится более плавным при высоком давлении, а на относительную стабильность двух конфигураций влияет самодиссоциация воды, которая может быть правильно описана только с помощью моделирования FP.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов.

Цифры

Рис. 1. Функции углового распределения при температуре окружающей среды…

Рис. 1. Функции углового распределения при окружающих и экстремальных условиях.

Вероятностные распределения углов (…

Рис. 1. Функции углового распределения при окружающих и экстремальных условиях.

Вероятностные распределения углов ( θ ) между связями Na– и Cl–O и диполем молекул воды, принадлежащих первой сольватной оболочке иона ( a , c , e , g ), и диполь молекул воды, принадлежащих к общей оболочке Na-Cl ( b , d , f , h ), полученный с помощью первых принципов молекулярно-динамического моделирования. a–d и e–h показывают результаты для CIP (красная линия), TIS (переходное состояние между CIP и SIP; зеленая линия) и SIP (синяя линия) при 400 K и 1 атм и 1000 K и 11 ГПа соответственно. Пороговое значение, используемое для определения первой сольватной оболочки, составляет 3,2 (3,9)   Å для иона Na + (Cl - ), выбранное в качестве первых минимумов функции радиального распределения ионов-O. Поскольку мы выполнили смещенное моделирование (с внешней силой, действующей на ионы), мы использовали схему взвешивания для восстановления несмещенной статистики (см. Дополнительное примечание 4).

Рис. 2. Поверхности свободной энергии (ПЭС) при…

Рис. 2. Поверхности свободной энергии (ПЭС) в условиях окружающей среды.

a 1D FES как функция…

Рис. 2. Поверхности свободной энергии (ПЭС) в условиях окружающей среды.

a 1D FES в зависимости от расстояния Na–Cl r получены из первых принципов с использованием четырех различных обменно-корреляционных функционалов энергии: PBE/SCAN/ ω B97X, BLYP при T  = 300 K и функционал PBE при 400 K. эмпирические потенциалы. Результаты первых принципов при 300 K взяты из ссылок. , все остальные результаты взяты из этой работы. c 2D FES в зависимости от r и n (координационное число Na–вода), полученных с потенциалом SPCE_JC. Путь минимальной свободной энергии (MFEP) обозначен красными точками. d МФЭП, полученные с разными эмпирическими потенциалами.

Рис. 3. Поверхности свободной энергии (ПЭС) при…

Рис. 3. Поверхности свободной энергии (ПЭС) при высоких давлении и температуре.

Результаты, полученные эмпирическим…

Рис. 3. Поверхности свободной энергии (ПЭС) при высоких давлении и температуре.

Результаты, полученные с использованием эмпирических потенциалов для 0,68 M растворов. Рассчитаны 1D FES ( a ), 2D FES ( b , полученные из SPCE_JC с минимальным путем свободной энергии (MFEP), показанные красными точками), и MFEP ( c ), полученные с различными силовыми полями.

Рис. 4. Поверхности свободной энергии (ПЭС) при…

Рис. 4. Поверхности свободной энергии (ПЭС) при высоких давлении и температуре.

Результаты, полученные с первым…

Рис. 4. Поверхности свободной энергии (ПЭС) при высоких давлении и температуре.

Результаты, полученные при моделировании первых принципов. Рассчитаны 1D FES ( a ), вероятностное распределение ионной пары ( b ) и 2D FES ( c ). Распределения вероятностей выровнены по положению контактной ионной пары (CIP): exp(-(F(r)-FCIP)/kBT). F свободная энергия, T температура, r расстояние Na–Cl и k B постоянная Больцмана.

Рис. 5. Энтальпийные ( U ) и…

Рис. 5. Энтальпийный ( U ) и энтропийный (− TS ) вклады в свободную энергию…

а–в и…

Рис. 5. Энтальпийный ( U ) и энтропийный (− TS ) вклады в поверхности свободной энергии ( F ).

a–c и d f показаны результаты для растворов NaCl с концентрацией 0,43 М в условиях окружающей среды и 0,68 М при 1000 K и 11 ГПа соответственно. Мы сообщаем о результатах, полученных с четырьмя различными эмпирическими потенциалами: SPCE_JC (красная линия), SPCE_f_JC (синяя линия), SPCE_fa_JC (зеленая линия) и RPOL_SD (голубая линия).

Рис. 6. Моментальные снимки моделирования высокого давления.

Рис. 6. Моментальные снимки моделирования высокого давления.

Моментальные снимки, извлеченные из первых принципов моделирования…

Рис. 6. Моментальные снимки моделирования высокого давления.

Снимки, извлеченные из первых принципов моделирования 0,68 M раствора NaCl при 1000 K и 11 ГПа, показывающие короткоживущие Oh4+ и OH - ( a ), H 4 O 2 ( b ) и OH - и H + ( c ), показаны голубыми и зелеными сферами соответственно.

Рис. 7. Влияние диссоциации воды на…

Рис. 7. Влияние диссоциации воды на поверхности свободной энергии.

а 2D разность свободной энергии,…

Рис. 7. Влияние диссоциации воды на поверхности свободной энергии.

a 2D разность свободных энергий, F PBE  −  F PBE_r , полученные с использованием моделирования ab initio 0,68 M раствора NaCl при 1001 GPaK и функциональном PBE. PBE_r обозначает FPMD, результаты со связью O–H зафиксированы на уровне 1,0 Å, а положения минимума CIP и SIP отмечены красным. b 1D FES, полученные с (зеленая линия) и без (красная линия) жестких молекул, выровненных по состоянию CIP.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

  • Сольватация простых ионов в воде в экстремальных условиях.

    Роза В., Галли Г. Роза В. и др. J Chem Phys. 2021 14 апр; 154(14):144501. дои: 10.1063/5.0046193. J Chem Phys. 2021. PMID: 33858154

  • Диэлектрические свойства воды в экстремальных условиях и транспорт карбонатов в недрах Земли.

    Пан Д., Спану Л., Харрисон Б., Сверженский Д.А., Галли Г. Пан Д и др. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013 Apr 23;110(17):6646-50. doi: 10.1073/pnas.1221581110. Epub 2013 19 марта. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013. PMID: 23513225 Бесплатная статья ЧВК.

  • Экспериментальные данные о разделенных растворителем ионных парах как метастабильных состояниях в электростатических взаимодействиях биологических макромолекул.

    Ю Б, Петтит Б.М., Ивахара Дж. Ю Б и др. J Phys Chem Lett. 2019 19 декабря; 10 (24): 7937-7941. doi: 10.1021/acs.jpclett.9b03084. Epub 2019 11 декабря. J Phys Chem Lett. 2019. PMID: 31809050 Бесплатная статья ЧВК.

  • Прогнозирование физических свойств воды в экстремально сверхкритических условиях: исследование молекулярной динамики.

    Сакума Х., Ичики М., Кавамура К., Фудзи-та К. Сакума Х. и др. J Chem Phys. 7 апреля 2013 г.; 138(13):134506. дои: 10.1063/1.4798222. J Chem Phys. 2013. PMID: 23574243

  • Некоторые недавние достижения в понимании минералогии глубокой мантии Земли.

    Даффи ТС. Даффи ТС. Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2008 28 ноября; 366 (1883): 4273-93. doi: 10.1098/rsta.2008.0172. Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2008. PMID: 18826921 Рассмотрение.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

  • Динамика парных реакций в воде: конкуренция памяти, потенциальной формы и инерционных эффектов.

    Брюниг Ф.Н., Далдроп Дж.О., Нетц Р.Р. Брюниг Ф.Н. и соавт. J Phys Chem B. 2022 15 декабря; 126 (49): 10295-10304. doi: 10.1021/acs.jpcb.2c05923. Epub 2022 6 декабря. J Phys Chem B. 2022. PMID: 36473702 Бесплатная статья ЧВК. Рассмотрение.

  • Открытие цвиттерионизации глицина в пределе микрогидратации.

    Трипати Р., Дуран Кабальеро Л., Перес де Тудела Р., Хёльцль К., Маркс Д. Трипати Р. и соавт. АСУ Омега. 2021 7 мая; 6 (19): 12676-12683. doi: 10.1021/acsomega.1c00869. Электронная коллекция 2021 18 мая. АСУ Омега. 2021. PMID: 34056419 Бесплатная статья ЧВК.

использованная литература

    1. Путнис А., Аустрхейм Х. Флюид-индуцированные процессы: метасоматоз и метаморфизм. Геожидкости. 2010; 10: 254–269.
    1. Джамтвейт Б., Аустрхейм Х. Метаморфизм: роль флюидов. Элементы. 2010;6:153–158.
    1. Ульмер П. Частичное плавление в мантийном клине – роль h3O в генезисе мантийных «дуговых» магм. физ. Планета Земля. 2001; 127: 215–232.
    1. Пан Д.

      Learn more

 

2011-2017 © МБУЗ ГКП №  7, г.Челябинск.