oldószermodellek

Az oldószermodellek olyan elméleti megközelítések, amelyek a oldószer hatását a kémiai rendszerekre számítási módszereken belül képzik le. Céljuk, hogy a solvatációs energia, a geometriai megváltozások és a spektrális tulajdonságok solvensekre adott változásait becsüljék meg anélkül, hogy minden oldószer-molekulát explicit módon modellezni kellene. A modellek két fő csoportja létezik: explicit és implicit.

Az implicit modellekben az oldószer kontúmetumként jelenik meg, és a kölcsönhatásokat főként dielektromos környezetként írják le. A legfontosabb típusok közé tartozik a Polarizable Continuum Modellek (PCM, CPCM, C-PCM) és a COSMO/COSMO-RS. Ezeket gyakran kvantumkémiai számításokban használják, mert gyorsabbak, mint az explicit megközelítések, és egyszerűbb változataikban a környezet hatását egyetlen dielektromos állandóval és határfelületi paraméterekkel írják le. Az SMD modell is ebbe a kategóriába sorolható. MD-s alkalmazásokban a Generalized Born/Surface Area (GB/SA) típusú implicit modellek is használhatók, a környezet hatását energia- és entalpiaközelítésekkel igyekezve megbecsülni.

Az explicit modellekben az oldószer molekulái is részletesen jelen vannak, így a környezetet valósághűen lehet modellezni. Gyakori megközelítés a víz és más oldószerek részletes szimulációja, ahol a vízre jellemző modelleket (például TIP3P, TIP4P, SPC/E) használnak, és molekulakövetéses dinamikai (MD) vagy Monte Carlo-szimulációkat alkalmaznak. Ezek pontosabbak lehetnek a kölcsönhatások részleteinek szempontjából, de nagyobb számítási igénnyel járnak.

Kiegyensúlyozó megközelítésekként gyakori a hibrid vagy klaszter-continuum modell, ahol a közeli oldószert explicit módon, a távoli oldószert pedig implicit módon modellezik. Alkalmazási területei közé tartozik a reakciómechanizmusok és oldószerfüggő tulajdonságok számítása, például oldószerfüggő energiák, pKa-számítások és spectroszkópiai eltolódások vizsgálata.