Polaryzowalny model kontinuum
Model kontinuum polaryzowalnego ( PCM ) jest powszechnie stosowaną metodą w chemii obliczeniowej do modelowania efektów solwatacji . Jeżeli konieczne byłoby rozważenie każdej cząsteczki rozpuszczalnika jako oddzielnej cząsteczki, koszt obliczeniowy modelowania reakcji chemicznej za pośrednictwem rozpuszczalnika wzrósłby zaporowo. Modelowanie rozpuszczalnika jako polaryzowalnego kontinuum, a nie pojedynczych cząsteczek, umożliwia obliczenia ab initio . Powszechnie stosowane są dwa typy PCM: dielektryczny PCM (D-PCM), w którym kontinuum jest polaryzowalne (patrz dielektryki ) i PCM przypominający przewodnik (C-PCM), w którym kontinuum jest podobne do przewodnika, podobnie jak w modelu solwatacji COSMO .
Molekularną energię swobodną solwatacji oblicza się jako sumę trzech składników:
- G sol = G es + G dr + G cav
- G es = elektrostatyczny
- G dr = dyspersja-odpychanie
- G cav = kawitacja
przeniesienia ładunku jest również uważany za część solwatacji.
Model solwatacji PCM jest dostępny do obliczania energii i gradientów na poziomach Hartree-Focka i teorii funkcjonału gęstości (DFT) w kilku pakietach obliczeniowych chemii kwantowej, takich jak Gaussian , GAMESS i JDFTx .
Autorzy artykułu z 2002 roku zauważają, że PCM ma ograniczenia tam, gdzie w interakcjach substancja rozpuszczona-rozpuszczalnik dominują efekty inne niż elektrostatyczne. W streszczeniu piszą: „Ponieważ PCM uwzględnia tylko elektrostatyczne interakcje substancja rozpuszczona-rozpuszczalnik, nasze wyniki prowadzą do wniosku, że w przypadku siedmiu badanych cząsteczek w cykloheksanie, acetonie, metanolu i acetonitrylu dominują efekty elektrostatyczne , podczas gdy w węglu czterochlorek , benzen i chloroform ważniejsze są inne efekty nieelektrostatyczne.”
Bardzo powszechnie stosowana jest wersja PCM z formalizmem równań całkowych (IEF).
PCM służy również do modelowania zewnętrznych warstw solwatacyjnych w podejściu wielowarstwowym solwatacji.