娄朝阳，张 耀，刘厚彬*，杨明理

(1.西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610500;2.四川大学 原子与分子物理研究所，成都 610065)

钠离子在蒙脱石内的水化效应

娄朝阳1，张 耀1，刘厚彬1*，杨明理2

(1.西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室，成都 610500;2.四川大学 原子与分子物理研究所，成都 610065)

用密度泛函理论计算研究了钠离子(Na+)在蒙脱石(MMT)内形成的水合离子的基态结构和性质。Na+受到MMT表面的影响，表现出和气相中不同的水化行为。Na+吸附水分子后，与表面的作用被削弱，逐渐被拖离表面。受Na+表面空间限制，多余的水分子之间及与表面之间形成氢键，间接地增强了Na+的水化，使Na+的水化能随水分子增加而振荡地增加。

水化;钠离子;蒙脱石;密度泛函理论

蒙脱石(MMT)是地层中常见的黏土矿物之一，其微观结构由Si-O四面体和Al-O八面体组成。由于低价离子的同构替换(如八面体中的部分Al3+被Mg2+置换或四面体中的部分Si4+被Al3+置换)产生了多余的负电荷，而促使阳离子进入层间以维持电荷平衡，这种阳离子被称为抗衡离子。抗衡离子的存在对MMT结构有两方面的影响:1)可以部分消除层间静电排斥作用而使MMT的层片状结构更加稳定［1］;2)抗衡离子容易水化，其周围的水分子会使MMT膨胀直至结构失稳［2］。Na+即是这些抗衡离子中极常见的一类，它在地壳中大量存在，常与水分子一起进入黏土矿物层间，影响黏土矿物的组成和性质。在钻井工程中，钠盐还常作为钻井液的重要成分而进入井筒。……