Desarrollo de campos de fuerza para fluidos polares usando agua explícita Público Deposited
Los campos de fuerza más utilizados en simulaciones de dinámica molecular han sido parametrizados para reproducir la densidad del líquido y la entalpía de vaporización de componentes puros, y en versiones más recientes se ha introducido la energía libre de solvatación como propiedad objetivo. Como consecuencia de este proceso de parametrización, los componentes puros son razonablemente bien descritos; sin embargo, al estudiar mezclas multicomponente, es común encontrar que los campos de fuerza no reproducen correctamente la solubilidad. Es posible mejorar campos de fuerza a través de procedimientos sistemáticos e iterativos basados en relacionar parámetros del potencial intermolecular con propiedades macroscópicas experimentales. El 3SSPP (del inglés, Three Steps Systematic Parameterization Procedure) relaciona las cargas atómicas, con la constante dieléctrica; la ϵLJ que representa la atracción entre dos átomos, con la tensión super cial y la σLJ que es el tamaño efectivo del átomo, con la densidad del líquido. Sin embargo, se ha observado que al aplicar el 3SSPP en diversos sistemas, los parámetros nales no corrigen el problema de la incorrecta solubilidad y además no son transferibles a moléculas más grandes. En este trabajo de tesis se propone el desarrollo de potenciales de interacción para uidos polares utilizando un solvente explícito, en particular, el agua. Para ello, se extiende el procedimiento 3SSPP con un paso adicional que consiste en encontrar una distribución de carga empírica que reproduce la solubilidad en agua mientras se mantiene jo el momento dipolar que reproduce la constante dieléctrica. Además, se plantea el uso del cambio abrupto en la solubilidad, que los grupos funcionales de la química orgánica muestran cuando se agregan carbonos a su cadena hidrocarbonada, como una herramienta para balancear las interacciones electrostáticas y de van der Waals en el proceso de parametrización. También se estudia el efecto que las interacciones de puente de hidrógeno pueden tener en el coe ciente de autodifusión y la solubilidad de los uidos polares. Esta nueva manera de desarrollar potenciales es aplicada a alcoholes y cetonas de hasta ocho carbonos en su cadena hidrocarbonada obteniendo excelente acuerdo con datos experimentales de propiedades termodinámicas, de transporte y estructurales de componentes puros y de mezclas a diferentes temperaturas y presiones. Para evitar usar cargas empíricas en el proceso de reparametrización, se utilizaron cargas que son obtenidas a través de nuevos análisis de población. Estos análisis de población se calculan con una densidad electrónica generada a partir de un momento dipolar determinado que reproduce la constante dieléctrica experimental del líquido. Las nuevas distribuciones de carga, aplicadas a 35 moléculas, muestran una mejora en la constante dieléctrica calculada sin afectar los resultados obtenidos para otras propiedades termodinámicas calculadas con los campos de fuerza originales.
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