Mô hình hóa dung môi và mô hình liên tục

Hầu hết các phản ứng hóa học xảy ra trong dung dịch, và các mô hình dung môi liên tục nắm bắt ảnh hưởng của dung môi bằng cách biểu diễn nó như một môi trường phân cực bao quanh chất tan.

Definition

Các phương pháp tính đến ảnh hưởng của dung môi lên cấu trúc, năng lượng và tính chất của chất tan, một cách kinh tế nhất bằng cách xử lý dung môi như một chất điện môi phân cực liên tục.

Scope

Bao gồm mô hình hóa các hiệu ứng dung môi, các mô hình liên tục ẩn như mô hình liên tục phân cực, COSMO và mô hình dung môi phổ quát SMD, sự phân chia năng lượng tự do hòa tan thành các đóng góp tĩnh điện và phi tĩnh điện, và việc sử dụng bổ sung các phương pháp xử lý rõ ràng và lai rõ ràng/ẩn.

Core questions

• Mô hình liên tục ẩn biểu diễn hiệu ứng trung bình của dung môi như thế nào?
• Năng lượng tự do hòa tan được phân tách thành các phần tĩnh điện và phi tĩnh điện như thế nào?
• Khi nào cần các phân tử dung môi rõ ràng bên cạnh hoặc thay thế cho mô hình liên tục?
• Các hiệu ứng dung môi làm thay đổi năng lượng phản ứng và các tính chất được tính toán như thế nào?

Key theories

Hòa tan điện môi liên tục

Biểu diễn dung môi như một môi trường điện môi phân cực liên tục bao quanh một khoang phân tử, trong đó chất tan phân cực môi trường và môi trường phản ứng ngược lại với chất tan.

Các mô hình hòa tan phổ quát

Các mô hình liên tục được tham số hóa như SMD kết hợp một môi trường tĩnh điện liên tục với các thuật ngữ thực nghiệm để dự đoán năng lượng tự do hòa tan trên nhiều chất tan và dung môi.

Clinical relevance

Các mô hình dung môi là cần thiết cho các dự đoán thực tế về độ axit, thế oxy hóa khử, năng lượng phản ứng và độ hòa tan trong dung dịch, nơi việc bỏ qua dung môi có thể dẫn đến kết quả sai lệch về mặt định tính.

History

Từ ý tưởng trường phản ứng của Onsager, mô hình dung môi liên tục đã phát triển thông qua mô hình liên tục phân cực được phát triển bởi Tomasi và các cộng sự, cùng với các mô hình COSMO và SMD, giúp cho các tính toán pha dung dịch trở nên thường quy.

Key figures

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

Seminal works

• tomasi2005
• marenich2009

Frequently asked questions

Khi nào mô hình dung môi ẩn không đủ?

Khi các tương tác chất tan-dung môi cụ thể như liên kết hydro trở nên quan trọng, một mô hình liên tục ẩn có thể bỏ sót các hiệu ứng quan trọng, và cần đến các phân tử dung môi rõ ràng hoặc các phương pháp xử lý lai.

Mô hình dung môi bổ sung gì cho một tính toán pha khí?

Nó cung cấp sự ổn định và các thay đổi cấu trúc và năng lượng mà dung môi tạo ra, điều này có thể làm thay đổi đáng kể năng lượng tương đối, hàng rào năng lượng và các tính chất so với giá trị pha khí của chúng.