COSMOlogic——COSMO-RS理論

COSMO-RS是一種預(yù)測流體和液體混合物熱力學(xué)平衡的方法,它使用基于量子化學(xué)計(jì)算結(jié)果的靜態(tài)熱力學(xué)方法。潛在的量子化學(xué)模型,所謂的“類似導(dǎo)體的屏蔽模式”(COSMO,是COSMO計(jì)算中電介質(zhì)連續(xù)溶劑化方法的有效變體。溶質(zhì)分子是在虛擬導(dǎo)體環(huán)境中計(jì)算的。在這種環(huán)境中,溶質(zhì)分子在分子和導(dǎo)體之間的界面上,即在分子表面上誘導(dǎo)非極化電荷密度σ。這些電荷反作用于溶質(zhì),產(chǎn)生更大的電荷極化電子密度比真空中高。在量子密度算法中,量子密度與量子導(dǎo)體的能量一致性是最佳的??梢允褂谜婵罩邢嗤挠?jì)算方法優(yōu)化分子量測定法。對于每個(gè)感興趣的分子,耗時(shí)的QCO計(jì)算只需執(zhí)行一次。COSMO計(jì)算中的極化電荷密度(也稱為屏蔽電荷密度)是分子表面極性的良好局部描述符,用于將模型擴(kuò)展到“ReaSolvents”(Cosm0 rsp)。每個(gè)分子表面上的(3D)極化密度分布轉(zhuǎn)化為分布函數(shù),即所謂的-profile p(),它給出了分子表面上極性為o的相對表面量。對于整個(gè)感興趣的溶劑(可能是幾種化合物的混合物),可以通過在混合物中添加由其摩爾分?jǐn)?shù)X表示的組分的p(σ)來建立ps(σ)
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最重要的分子相互作用能量模式,即靜電(失配)和氫鍵(EB)被描述為兩個(gè)相互作用表面段o和oor受體和施主的極化電荷的函數(shù),如果這些片段位于氫鍵施主或受主原子上,靜電能來自屏蔽電荷密度o的不匹配,如下所示。不太具體的范德瓦爾斯(Ev-w)相互作用以稍微更近似的方式考慮。
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式2-4包含五個(gè)可調(diào)參數(shù),一個(gè)交互參數(shù)a',有效接觸面積eff。氫鍵強(qiáng)度chs、氫鍵OHB閾值和元素特定的相互作用參數(shù)tvdw。為了考慮EWB和Evw的溫度依賴性,應(yīng)用了溫度依賴因子,每個(gè)因子都有一個(gè)可調(diào)參數(shù)。從微觀分子表面電荷相互作用到混合物宏觀熱力學(xué)性質(zhì)的轉(zhuǎn)變可以通過統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)程序?qū)崿F(xiàn)。溶劑中的分子相互作用完全由ps()描述,通過求解一組耦合的非線性方程組,可以計(jì)算出表面段的化學(xué)勢。
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電位us(o)是系統(tǒng)S與極性為o的表面親和力的量度。dwenergy不支持aEq。(5)加入溶液中的參考能量(COSMO計(jì)算的能量)?;衔飅在系統(tǒng)S(溶劑)中的化學(xué)勢現(xiàn)在可以通過將us(d)積分到化合物表面來計(jì)算
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o考慮到系統(tǒng)中分子的大小和形狀差異,增加了一個(gè)組合項(xiàng)M'cs,它取決于混合物中所有化合物的面積和體積,并增加了三個(gè)可調(diào)整的參數(shù)。有關(guān)組合項(xiàng)精確表達(dá)式的信息,請參閱thCosmotherm參考手冊?;瘜W(xué)勢可用于計(jì)算各種熱力學(xué)性質(zhì),例如活度系數(shù)。

?其中u’s是溶劑s中的化學(xué)勢,H’是純化合物的化學(xué)勢,更詳細(xì)地介紹COSMO和COSMO-RS。請參閱Cosmotherm參考手冊和引用的文獻(xiàn)
