溶剂化和连续介质模型

大多数化学反应发生在溶液中，连续介质溶剂化模型通过将溶剂表示为溶质周围的可极化介质来捕捉溶剂的影响。

Definition

通过将溶剂视为连续可极化介电质，以最经济的方式解释溶剂对溶质结构、能量和性质影响的方法。

Scope

涵盖溶剂效应的建模，包括极化连续介质模型（polarizable continuum model）、COSMO和SMD通用溶剂化模型等隐式连续介质模型，溶剂化自由能分解为静电和非静电贡献，以及显式和混合显式/隐式处理的互补使用。

Core questions

• 隐式连续介质如何表示溶剂的平均效应？
• 溶剂化自由能如何分解为静电和非静电部分？
• 何时需要显式溶剂分子来补充或替代连续介质模型？
• 溶剂效应如何改变反应能量和计算出的性质？

Key theories

连续介电溶剂化

将溶剂表示为围绕分子腔的可极化介电连续介质，其中溶质使介质极化，介质反作用于溶质。

通用溶剂化模型

参数化的连续介质模型，如SMD，结合静电连续介质和经验项，以预测多种溶质和溶剂的溶剂化自由能。

Clinical relevance

溶剂化模型对于准确预测溶液中的酸度、氧化还原电位、反应能量和溶解度至关重要，因为忽略溶剂可能导致定性上的错误结果。

History

从昂萨格（Onsager）的反应场概念出发，连续介质溶剂化模型通过托马西（Tomasi）及其同事开发的极化连续介质模型以及COSMO和SMD模型逐渐成熟，使溶液相计算成为常规操作。

Key figures

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

Seminal works

• tomasi2005
• marenich2009

Frequently asked questions

隐式溶剂模型何时不足？

当特定的溶质-溶剂相互作用（如氢键）很重要时，隐式连续介质模型可能无法捕捉到重要的效应，此时需要显式溶剂分子或混合处理方法。

溶剂化模型对气相计算有何补充？

它提供了溶剂所施加的稳定作用以及结构和能量变化，这可以显著改变相对能量、势垒和性质，使其与气相值不同。