Модель поляризуемого континуума
Модель поляризуемого континуума ( PCM ) — широко используемый метод в вычислительной химии для моделирования эффектов сольватации . Если необходимо рассматривать каждую молекулу растворителя как отдельную молекулу, вычислительные затраты на моделирование химической реакции , опосредованной растворителем, станут непомерно высокими. Моделирование растворителя как поляризуемого континуума, а не отдельных молекул, делает ab initio возможными вычисления . Широко используются два типа PCM: диэлектрический PCM (D-PCM), в котором континуум является поляризуемым (см. Диэлектрики ) и проводниковый PCM (C-PCM), в котором континуум похож на проводник, аналогичный COSMO Solvation. Модель . [1] [2]
Молекулярная свободная энергия сольватации рассчитывается как сумма трех слагаемых:
- G sol = G es + G dr + G cav
- G es = электростатический
- G др = дисперсия-отталкивание
- G кав = кавитация [3]
Эффект переноса заряда также рассматривается как часть сольватации в случаях. [1]
Модель сольватации PCM доступна для расчета энергий и градиентов на уровнях Хартри-Фока и теории функционала плотности (DFT) в нескольких квантово-химических вычислительных пакетах, таких как Gaussian , GAMESS. [3] и JDFTx .
Авторы статьи 2002 года отмечают, что PCM имеет ограничения, когда неэлектростатические эффекты доминируют во взаимодействиях растворенного вещества-растворителя. В аннотации они пишут: «Поскольку в ПКМ включены только электростатические взаимодействия растворенного вещества и растворителя, наши результаты приводят к выводу, что для семи изученных молекул в циклогексане , ацетоне , метаноле и ацетонитриле электростатические эффекты являются доминирующими, в то время как в углероде тетрахлорид , бензол и хлороформ , другие неэлектростатические эффекты более важны». [4]
Существует очень часто используемая версия PCM, основанная на формализме интегральных уравнений (IEF). [5]
PCM также используется для моделирования внешних сольватных слоев в подходе многослойной сольватации. [6]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Якопо Томази, Бенедетта Менуччи и Роберто Камми (2005). «Количественные механические модели сольватации континуума». хим. Преподобный. 105(8): 2999-3094. [1]
- ^ Маурицио Косси, Надя Рега, Джованни Скальмани, Винченцо Бароне (2003). «Энергии, структуры и электронные свойства молекул в растворе с использованием модели сольватации C-PCM». Дж. Компьютер. хим. 24 (6): 669–681. [2]
- ^ Перейти обратно: а б Хендрик Зипсе (9 февраля 2004 г.). «Модель поляризуемого континуума (PCM)» . Архивировано из оригинала 28 сентября 2011 года . Проверено 25 января 2009 г.
- ^ Б. Менуччи и др. «Модель поляризуемой среды (PCM). Расчеты воздействия растворителя на оптическое вращение. хиральных молекул». J. Phys. Chem. A 2002, 106, 6102-6113. Ссылка на полный текст.
- ^ Менуччи, Б.; Кансес, Э.; Томази, Дж. (декабрь 1997 г.). «Оценка эффектов растворителя в изотропных и анизотропных диэлектриках и ионных растворах с помощью единого метода интегральных уравнений: теоретические основы, вычислительная реализация и численные приложения». Журнал физической химии Б. 101 (49): 10506–10517. дои : 10.1021/jp971959k .
- ^ Марк С. Гордон «КЛАСТЕРНАЯ ОСНОВА ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ» Университет штата Айова, лаборатория Эймса. [3] Архивировано 28 февраля 2012 г. в Wayback Machine.