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铝元素在自然界中广泛存在且具有多种形态,关于其不同形态的形成和性质研究一直是环境化学和地球化学的重点课题。水合铝离子第一水化层与主体溶剂之间的水交换反应对水溶液中Al3+离子水解聚合以及络合反应过程机制的研究非常重要。尽管众多研究者们已经对水溶液中Al3+离子水交换反应开展了许多工作,但现有实验方法难以从分子水平上准确描述Al3+离子水交换反应的微观过程,而量子化学计算方法为这些问题的研究提供了新的思路。目前Al3+离子水交换反应的理论研究主要存在以下三个问题:(1)Al3+作为高电荷-半径比的金属