El modelo continuo polarizable ( PCM ) es un método comúnmente utilizado en química computacional para modelar los efectos de solvatación . Si fuera necesario considerar cada molécula de solvente como una molécula separada, el costo computacional de modelar una reacción química mediada por solvente sería prohibitivamente alto. Modelar el solvente como un continuo polarizable, en lugar de moléculas individuales, hace factible el cálculo ab initio . Se han utilizado popularmente dos tipos de PCM: el PCM dieléctrico (D-PCM) en el que el continuo es polarizable (ver dieléctricos ) y el PCM de tipo conductor (C-PCM) en el que el continuo es similar a un conductor.Modelo de solvatación COSMO . [1] [2]
La energía molecular libre de solvatación se calcula como la suma de tres términos:
- G sol = G es + G dr + G cav
- G es = electrostático
- G dr = dispersión-repulsión
- G cav = cavitación [3]
El efecto de transferencia de carga también se considera parte de la solvatación en los casos. [1]
El modelo de solvatación PCM está disponible para calcular energías y gradientes en los niveles de Hartree-Fock y de la teoría funcional de la densidad (DFT) en varios paquetes computacionales de química cuántica como Gaussian , GAMESS [3] y JDFTx .
Los autores de un artículo de 2002 observan que el PCM tiene limitaciones en las que los efectos no electrostáticos dominan las interacciones soluto-disolvente. Escriben en resumen: "Dado que en el PCM solo se incluyen interacciones electrostáticas soluto-solvente, nuestros resultados llevan a la conclusión de que, para las siete moléculas estudiadas, en el ciclohexano , la acetona , el metanol y el acetonitrilo los efectos electrostáticos son dominantes mientras que en el carbono tetracloruro , benceno y cloroformo, otros efectos no electrostáticos son más importantes ". [4]
Existe una versión de formalismo de ecuaciones integrales (IEF) del PCM que se usa con mucha frecuencia. [5]
PCM también se utiliza para modelar capas de solvatación externas en un enfoque de solvatación de múltiples capas. [6]
Ver también
Referencias
- ↑ a b Jacopo Tomasi, Benedetta Mennucci y Roberto Cammi (2005). "Modelos de Solvatación Continua Mecánica Cuántica". Chem. Rev. 105 (8): 2999-3094. [1]
- ^ Maurizio Cossi, Nadia Rega, Giovanni Scalmani, Vincenzo Barone (2003). "Energías, estructuras y propiedades electrónicas de moléculas en solución con el modelo de solvatación C-PCM". J. Comput. Chem. 24 (6): 669-681. [2]
- ↑ a b Hendrik Zipse (2 de septiembre de 2004). "El modelo continuo polarizable (PCM)" . Archivado desde el original el 28 de septiembre de 2011 . Consultado el 25 de enero de 2009 . Verifique los valores de fecha en:
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( ayuda ) - ^ B. Mennucci y col. "Cálculos del modelo continuo polarizable (PCM) de los efectos de los disolventes en las rotaciones ópticas de las moléculas quirales". J. Phys. Chem. A 2002, 106, 6102-6113. Enlace al texto completo
- ^ Mennucci, B .; Cancès, E .; Tomasi, J. (diciembre de 1997). "Evaluación de los efectos de los solventes en dieléctricos isotrópicos y anisotrópicos y en soluciones iónicas con un método de ecuación integral unificada: bases teóricas, implementación computacional y aplicaciones numéricas". El Journal of Physical Chemistry B . 101 (49): 10506–10517. doi : 10.1021 / jp971959k .
- ^ Mark S. Gordon "ENFOQUES DE SOLVACIÓN BASADOS EN GRUPOS" Iowa State University, Ames Laboratory. [3] Archivado el 28 de febrero de 2012 en la Wayback Machine.