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gongyiweimu木蟲(chóng) (著名寫手)
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[交流]
物質(zhì)在溶劑中的可溶性模擬 已有8人參與
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在做分子在氣態(tài)及水中的模擬，發(fā)現(xiàn)不溶于水的物質(zhì)也可以計(jì)算。吃飯的時(shí)候想到是否可以模擬物質(zhì)在溶劑中是否可溶？溶解度是多少？物質(zhì)在溶劑中溶解要關(guān)注哪些參數(shù)？準(zhǔn)備好好看看溶劑模型的資料。 以前判斷一種物質(zhì)都是看它親水疏水的基團(tuán)情況，不能較準(zhǔn)確的判斷。請(qǐng)大家推薦一下與物質(zhì)在溶劑中溶解的相關(guān)資料，最好是理論模擬的。非常感謝！ [ 來(lái)自科研家族 木蟲(chóng)量化 ] 感謝大家的幫助，特別感謝vigaryang 和ChemiAndy 。vigaryang 說(shuō)COSMO-RS方法可以。我查找后，發(fā)現(xiàn)在ADF中COSMO-RS方法確實(shí)可以，下面是我復(fù)制宏劍頁(yè)面上的介紹，希望對(duì)感性趣的人有用：http://hongcam.com.cn/product/product-detail.asp?id=271 COSMO-RS用于計(jì)算流體的熱力學(xué)性質(zhì)，包括： ● 活度系數(shù)，溶劑化自由能，亨利常數(shù) ● 溶解度 ● 分配系數(shù)（logP） ● （部分）蒸汽壓 ● 溶液沸點(diǎn) ● 氣-液與液-液二元混合（VLE/LLE） ● 估計(jì)HE、GE ● pKa值 ● Sigma profiles與Sigma potential 圖18 亨利常數(shù)實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值對(duì)比 COSMO-RS計(jì)算基于Klamt的工作，并使用ADF Slater基組擬合出參數(shù)。與其他過(guò)度經(jīng)驗(yàn)參數(shù)化的方法如UNIFAC不同，COSMO-RS以量子化學(xué)計(jì)算產(chǎn)生的結(jié)果為基礎(chǔ)，因此其結(jié)果與ＵＮＩＦＡＣ相比具有更強(qiáng)的預(yù)測(cè)能力。ＣＯＳＭＯ－ＲＳ目前包含１８００多種常用化合物，但用戶可以輕松地通過(guò)ＡＤＦ自建需要的其他化合物，用于ＣＯＳＭＯ－ＲＳ計(jì)算（詳見(jiàn)ＣＯＳＭＯ－ＲＳ指南）。 另外，COSMOtherm也行，詳細(xì)的我就不多說(shuō)了，具體的請(qǐng)參看http://www.tech-box.com.cn/cosmotherm.html [ Last edited by gongyiweimu on 2012-7-12 at 19:31 ] 上面宏劍的網(wǎng)址確實(shí)不能打開(kāi)，這個(gè)是新的http://www.hongcam.com.cn/index.php/product/platform/adf，你也可以到宏劍主頁(yè)找ADF的介紹。 [ Last edited by gongyiweimu on 2012-11-20 at 17:00 ] |
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 模擬 | Q.Chem. | 化學(xué)基礎(chǔ) |
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1. 能不能溶解的問(wèn)題，用物理化學(xué)的語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，叫“把無(wú)窮遠(yuǎn)處氣象中的一個(gè)溶質(zhì)分子引入溶劑中，請(qǐng)問(wèn)此過(guò)程的體系的自由能升高還是降低：如果升高，不溶（不可自發(fā)發(fā)生）；如果降低，可溶（可自發(fā)溶解）” 這里面有兩個(gè)狀態(tài)，第一個(gè)狀態(tài)是溶劑和溶質(zhì)分開(kāi)，第二個(gè)狀態(tài)就是二者混合（溶質(zhì)插入到溶劑中），可以用動(dòng)力學(xué)模擬求兩個(gè)狀態(tài)下的勢(shì)能差。并根據(jù)玻爾茲曼理論得出前后狀態(tài)的概率，再由概率計(jì)算自由能差。一般用widom插入法來(lái)做這個(gè)。這是個(gè)蒙特卡洛隨機(jī)動(dòng)力學(xué)模擬。缺點(diǎn)是，溶質(zhì)大的話，很難插入到溶劑中，因?yàn)椴迦氲臅r(shí)候，要求溶劑構(gòu)型不變，而溶質(zhì)隨機(jī)插入。也就是說(shuō)溶劑不會(huì)擠一擠給溶質(zhì)騰出一個(gè)空間來(lái)，因此，對(duì)于大的邪惡的溶質(zhì)分子，根本插不進(jìn)去。 其實(shí)量子化學(xué)是可以計(jì)算“溶不溶”問(wèn)題的：可以用隱式溶劑模型（PCM）估算溶劑化自由能的。PCM模型的實(shí)質(zhì)是把單個(gè)溶劑分子從氣象到水中引起的溶質(zhì)和溶劑變化的平均效應(yīng)，用空穴生成能和表面極化能來(lái)經(jīng)驗(yàn)估算自由能變化。這樣看溶劑化自由能是大于0還是小于0，即可判斷是否溶。準(zhǔn)確與否，與PCM計(jì)算的參數(shù)有關(guān)。個(gè)別體系還是很準(zhǔn)確的。 2. 溶解度多大的問(wèn)題恐怕量子化學(xué)是無(wú)能為力了，這個(gè)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，隨著溶液中的溶質(zhì)分子越來(lái)越多，在某個(gè)時(shí)刻，溶質(zhì)分子跑到溶液中的意愿，和待在氣相的意愿是相等的，這個(gè)意愿相等的時(shí)刻，就是兩相化學(xué)勢(shì)相等的時(shí)刻。模擬這個(gè)時(shí)刻，需要所謂的吉布斯系綜的蒙特卡洛模擬：構(gòu)造一個(gè)溶質(zhì)氣體盒子，一個(gè)溶液盒子，分別作NPT，不連通，但是允許溶質(zhì)氣體分子在兩個(gè)盒子隨機(jī)移動(dòng)，并根據(jù)移動(dòng)后兩盒子總的勢(shì)能變化計(jì)算接受概率。這樣，一直達(dá)到溶質(zhì)分子在兩盒子間正向和逆向移動(dòng)的移動(dòng)概率相等時(shí)，算是化學(xué)勢(shì)相等了，這個(gè)時(shí)候即可知道溶解度。這種模擬需要事先大概知道溶解度，否則離平衡太遠(yuǎn)的話，模擬時(shí)間太長(zhǎng)。因?yàn)閺臍庀笸合嘁胍粋�(gè)分子并弛豫到平衡態(tài)不是那么容易的。 3. 像這類模擬的準(zhǔn)確性，和你用的能量計(jì)算模型有關(guān)。用力場(chǎng)的話，準(zhǔn)確程度在±1~10kcal/mol這個(gè)量級(jí)。因此，對(duì)于溶劑化自由能小的體系，不能指望結(jié)果太好，定性錯(cuò)誤也是有可能的。量子計(jì)算化學(xué)可以達(dá)到±0.1~1kcal/mol這個(gè)量級(jí)，用PCM計(jì)算溶劑化自由能比力場(chǎng)好很多。 [ Last edited by ChemiAndy on 2012-7-8 at 16:41 ] |
7樓2012-07-09 12:21:37
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