Vízmodell

Egy vízmodell a geometriai, elektromos töltéseivel és a Lennard-Jones paramétereivel definiálható

A számítógépes kémiában a vízmodellek a molekulákra ható vízkörnyezet figyelembevételére, a hidratáció leírására szolgálnak. Vízklaszterek, vizes oldatok és a folyékony víz szerkezeti és termodinamikai viszonyai írhatók le segítségükkel. A modellalkotáshoz szükséges paramétereket kvantumkémiai számításokból, molekulamechanikai szimulációkból, kísérleti adatokból, valamint ezek kombinációjából származtatják. Nagyszámú vízmodell létezik, amelyeket az alábbi tulajdonságaik alapján csoportosíthatunk:

1. konkrét vízmolekulák jelenléte szerint: explicit, implicit vagy hibrid vízmodell (explicit-implicit vízmodell)
2. a bennük lévő kölcsönhatási pontok száma szerint: 2-6, vagy akár több (pl. BK3 vízmodell) kölcsönhatási ponttal bíró vízmodellek
3. a vízmodell rigiditása szerint: merev vagy flexibilis vízmodellek
4. a vízmodell polarizálhatósága szerint: nem-polarizálható, polarizálható vízmodellek.

Implicit vízmodell

Olyan kvantumkémiai vagy molekulamechanikai számolásban, ahol a vízkörnyezetet folytonos modell segítségével veszik figyelembe, az egyedi vízmolekulák nincsenek reprezentálva, csak az általuk kiváltott átlagolt hatás jelentkezik. Ilyen egyszerű modellek a polarizálható kontinuum modellek (PCM). Ezen modellek sok esetben nem képesek reprodukálni a kísérleti értékeket, mivel az erősen kötött vizeket a kiátlagolás teljesen elhanyagolja. Az implicit vízmodellek hatékonysága kisszámú explicit víz segítségével javítható (hibrid modell).

Explicit vízmodell

Olyan kvantumkémiai vagy molekulamechanikai számolásban, ahol a vízkörnyezetet annak szerkezetével reprezentálja. A modellek a kölcsönhatási pontok száma szerint csoportosíthatóak. Jellemző hogy a kölcsönhatási pontok egybeesnek vízmolekula valamely atomjával (H, O), de ez nem szükségszerű (M vagy L). Néhány modelltípus az oxigén nemkötő elektronpárjait (L) szintén kölcsönhatási pontokkal reprezentálja.

3 kölcsönhatási ponttal bíró modellek

Az alábbi táblázatban a legfontosabb 3 kölcsönhatási ponttal bíró modellek paramétereit tartalmazza.

TIPS	SPC	TIP3P	SPC/E	SPC/E
r(OH), Å	0,9572	1,0	0,9572	1,0
HOH, fok	104,52	109,47	104,52	109,47
× 10-3, kcal Å12/mol	580,0	629,4	582,0	629,4
B, kcal Å6/mol	525,0	625,5	595,0	625,5
q(O)	-0,80	-0,82	-0,834	-0,8476
q(H)	+0,40	+0,41	+0,417	+0,4238

Az SPC/E modell tartalmaz egy átlagos polarizáció korrekciót is:

Flexibilis SPC vízmodell

Flexibilis SPC vízmodell geometriai paraméterei és atomi töltései

További modellek

• Ferguson (flexibilis modell SPC)
• CVFF (flexibilis modell)
• MG (rugalmas, disszociatív)
• KKY potenciál (flexibilis modell).
• BLXL (nem ponttöltéses potenciál).

4 kölcsönhatási ponttal bíró modellek

Paraméterek	BF	TIPS2	TIP4P	TIP4P-Ew	TIP4P/ICE	TIP4P/2005	OPC	TIP4P-D
r(OH), Å	0,96	0,9572	0,9572	0,9572	0,9572	0,9572	0,8724	0,9572
HAHH, fok	105,7	104,52	104,52	104,52	104,52	104,52	103,6	104,52
r(OM), Å	0,15	0,15	0,15	0,125	0,1577	0,1546	0,1594	0,1546
× 10-3, kcal Å12/mol	560,4	695,0	600,0	656,1	857,9	731,3	865,1	904,7
B, kcal Å6/mol	837,0	600,0	610,0	653,5	850,5	736,0	858,1	900,0
q(M)	-0,98	-1,07	-1,04	-1,04844	-1,1794	-1,1128	-1,3582	-1,16
q(H)	+0,49	+0,535	+0,52	+0,52422	+0,5897	+0,5564	+0,6791	+0,58

• TIP4PF (flexibilis)

5 kölcsönhatási ponttal bíró modellek

BNS	ST2	TIP5P	TIP5P-E
r(OH), Å	1,0	1,0	0,9572	0,9572
HOH, fok	109,47	109,47	104,52	104,52
r(OL), Å	1,0	0,8	0,70	0,70
LOL, fok	109,47	109,47	109,47	109,47
× 10-3, kcal Å12/mol	77,4	238,7	544.5	554,3
B, kcal Å6/mol	153,8	268,9	590.3	628,2
q(L)	-0,19562	-0,2357	-0.241	-0,241
q(H)	+0,19562	+0,2357	+0.241	+0,241
RL, Å	2,0379	2,0160
RU, Å	3,1877	3,1287

A BNS, ST2 modellek a Coulomb-törvényt a S(r) függvénnyel módosítva veszik figyelembe, oly módon hogy az kis távolságok esetén leskálázza:

${\displaystyle }$

Kapcsolódó szócikkek

• Víz (adatok oldal)
• Molekuláris modellezés