Modello del continuo polarizzabile
Il modello del continuo polarizzabile (spesso abbreviato PCM) è un modello ampiamente usato in chimica computazionale nel calcolo degli effetti della solvatazione, ossia dell'interazione con l'ambiente locale, di una specie chimica.
Il problema della solvatazione modifica
Le molecole (solvente) collocate intorno a un composto in esame (soluto) hanno un ruolo importante nella determinazione delle proprietà del composto stesso[1]. Quando queste proprietà vengono valutate con un metodo computazionale, il tener conto singolarmente dell'interazione di ognuna delle molecole di solvente porterebbe a modellizzare un sistema altamente complesso, non alla portata di un comune calcolo di chimica quantistica, in quanto richiederebbe un tempo eccessivamente lungo. Al contrario, la descrizione del solvente come un unico mezzo continuo, in grado di polarizzarsi elettrostaticamente, rende il calcolo ab initio molto più alla portata di un comune calcolatore.
Descrizione modifica
Essenzialmente due tipi di PCM sono ampiamente usati, tra questi il modello dielettrico (D-PCM) considera il mezzo continuo come una specie dielettrica polarizzabile mentre il modello di tipo conduttore (C-PCM) descrive il solvente come un mezzo conduttore similmente al modello di solvatazione COSMO.[1][2]
In un calcolo PCM l'energia libera di Gibbs di solvatazione viene calcolata come somma dei seguenti tre termini:
- Gsol = Ges + Gdr + Gcav
- Ges = elettrostatico
- Gdr = dispersione e repulsione
- Gcav = cavitazione[3]
Il modello PCM è disponibile per calcoli di energie e gradienti a livello sia Hartree-Fock che della teoria del funzionale della densità (DFT) in moltissimi pacchetti di software di chimica computazionale come GAUSSIAN e GAMESS.[3].
Gli autori di una pubblicazione del 2002 osservarono come le limitazioni principali del modello PCM si osservano in presenza di effetti di natura non elettrostatica che dominano le interazioni tra soluto e solvente.[4]
Il PCM viene anche adoperato per descrivere le interazioni del sistema anche con le sfere di solvatazione più esterne, tale approccio che prende il nome di modello multistrato.[5]
Note modifica
- ^ a b (EN) Jacopo Tomasi, Benedetta Mennucci, Roberto Cammi (2005). "Quantum Mechanical Continuum Solvation Models." Chem. Rev. 105(8): 2999-3094.[1]
- ^ (EN) Maurizio Cossi, Nadia Rega, Giovanni Scalmani, Vincenzo Barone (2003). "Energies, structures, and electronic properties of molecules in solution with the C-PCM solvation model." J. Comput. Chem. 24(6): 669-681.[2]
- ^ a b (EN) Hendrik Zipse, The Polarizable Continuum Model (PCM), su cup.uni-muenchen.de, 2 settembre 2004. URL consultato il 19 marzo 2012 (archiviato dall'url originale il 28 settembre 2011).
- ^ (EN) B. Mennucci et al. "Polarizable Continuum Model (PCM) Calculations of Solvent Effects on Optical Rotations of Chiral Molecules." J. Phys. Chem. A 2002, 106, 6102-6113. Testo integrale
- ^ (EN) Mark S. Gordon "CLUSTER-BASED APPROACHES TO SOLVATION" Iowa State University, Ames Laboratory. [3] Archiviato il 28 febbraio 2012 in Internet Archive.
