Solvatação e Modelos de Contínuo

A maior parte da química ocorre em solução, e os modelos de solvatação de contínuo capturam o efeito do solvente representando-o como um meio polarizável que envolve o soluto.

Definition

Métodos que consideram a influência de um solvente na estrutura, energética e propriedades de um soluto, de forma mais econômica tratando o solvente como um dielétrico polarizável contínuo.

Scope

Abrange a modelagem dos efeitos do solvente, modelos implícitos de contínuo como o modelo de contínuo polarizável, COSMO e o modelo de solvatação universal SMD, a partição da energia livre de solvatação em contribuições eletrostáticas e não eletrostáticas, e o uso complementar de tratamentos explícitos e híbridos explícitos/implícitos.

Core questions

• Como um contínuo implícito representa o efeito médio de um solvente?
• Como a energia livre de solvatação é decomposta em partes eletrostáticas e não eletrostáticas?
• Quando moléculas de solvente explícitas são necessárias junto ou em vez de um contínuo?
• Como os efeitos do solvente alteram a energética das reações e as propriedades calculadas?

Key theories

Solvatação dielétrica de contínuo

Representa o solvente como um contínuo dielétrico polarizável que envolve uma cavidade molecular, com o soluto polarizando o meio e o meio reagindo de volta sobre o soluto.

Modelos de solvatação universal

Modelos de contínuo parametrizados, como o SMD, combinam um contínuo eletrostático com termos empíricos para prever energias livres de solvatação em muitos solutos e solventes.

Clinical relevance

Os modelos de solvatação são essenciais para previsões realistas de acidez, potenciais redox, energética de reações e solubilidade em solução, onde negligenciar o solvente pode levar a resultados qualitativamente errados.

History

A partir da ideia do campo de reação de Onsager, a solvatação de contínuo amadureceu através do modelo de contínuo polarizável desenvolvido por Tomasi e colaboradores e dos modelos COSMO e SMD, tornando rotineiros os cálculos em fase de solução.

Key figures

• Jacopo Tomasi
• Benedetta Mennucci
• Christopher Cramer
• Donald Truhlar

Seminal works

• tomasi2005
• marenich2009

Frequently asked questions

Quando um modelo de solvente implícito é insuficiente?

Quando interações soluto-solvente específicas, como ligações de hidrogênio, são importantes, um contínuo implícito pode não capturar efeitos importantes, e moléculas de solvente explícitas ou tratamentos híbridos são necessários.

O que um modelo de solvatação adiciona a um cálculo em fase gasosa?

Ele fornece a estabilização e as mudanças estruturais e energéticas impostas por um solvente, o que pode alterar substancialmente as energias relativas, barreiras e propriedades em relação aos seus valores em fase gasosa.