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Modelos de Água

 

Parametrização de modelos de​ água

Modelos moleculares da água têm sido desenvolvidos, a fim de ajudar a descobrir a estrutura da água (para revisões do seu desenvolvimento ver [ 275 ], para uma revisão de seu uso em água supercrítica ver [ 433], Para a avaliação das suas realizações ver [ 400], Para uma comparação de alguns importantes não-polarizável modelos veja [ 1478], E para uma análise dos progressos recentes em métodos ab initio ver [ 1611]). Eles são úteis dado o pressuposto de que se o modelo (conhecido mas hipotético) (isto é, a água do computador) pode predizer com sucesso as propriedades físicas da água em estado líquido, em seguida, a estrutura (desconhecido) de água líquida é determinada. Elas envolvem orientar efeitos eletrostáticos e Lennard-Jones sites que podem ou não coincidir com um ou mais dos sites cobrado. A interação de Lennard-Jones contas para o tamanho das moléculas. É repulsiva a distâncias curtas, uma garantia de que a estrutura não completamente colapso devido às interações eletrostáticas. Em distâncias intermediárias é significativamente atraente, mas não-direcional e compete com o direcional atraente interações eletrostáticas. Esta competição garante uma tensão entre uma rede expandida tetraédricos e um não entrou em colapso direcional (por exemplo, semelhante ao encontrado no líquido gases nobres ). Geralmente cada modelo é desenvolvido para caber bem com uma determinada estrutura física ou parâmetro (por exemplo, a anomalia de densidade , função de distribuição radial ou a parâmetros críticos ) e vem como nenhuma surpresa quando um modelo desenvolvido para atender determinados parâmetros dá boa adesão com estes mesmos parâmetros (por exemplo, ver [ 984]). É também o caso que, apesar do investimento pesado computacional nos cálculos, o acordo final (ou não) com os dados experimentais é muitas vezes "a olho" e não estatisticamente testada ou verificada a sensibilidade paramétrica. Além disso, os testes para "encaixar" muitas vezes parecem ser concluída com a publicação em mente, em vez de rigor, assim muitos papéis use o ajuste da distribuição radial com dados de difração como "padrão ouro", apesar dos picos principais equipados (onde o acordo parece tão impressionantes "pelo olho") sendo derivado da natureza tetraédrica de água que é construída em cada modelo e overpowering qualquer desacordo no detalhe. Em particular, o O · · · O função de distribuição radial parece ser um discriminador pobre entre amplamente diferente executar modelos [ 1224]. De fato, dados de difração de raios-x atuais e nêutrons são incapazes de distinguir entre os modelos populares [ 1579162416671757]. Também, infelizmente, a pureza, mistura isotópica e talvez até mesmo o estado de spin orto / para presente na água de verdade pode causar dificuldade sobre a escolha do valor do parâmetro físico [ 400 ], como modelos de usar apenas uma forma isotópica e ignorar o estado de spin e a presença de outras entidades, tais como íons. Também ignorou, em todos os modelos aqui descritos, é a facilidade de prótons hopping entre moléculas de água (~ ps), e do efeito positivo que esta deve ter sobre a estabilidade de cluster e de formação.

 

Ainda há discordância sobre qual o valor de alguns parâmetros físicos de usar, por exemplo, para o momento de dipolo.Se os resultados do modelo de acordo com outras propriedades físicas da água, em seguida, atua como prova (ou não) de sua utilidade. Em geral, os parâmetros mais adequado que são necessários pelo modelo (e alguns exigem mais de 50), melhor o ajuste. Alguns modelos mostram uma falta de robustez, devido à sua sensibilidade aos parâmetros do modelo precisa [ 206 ], o tamanho do sistema ou o método de cálculo [ 619649]. Um estudo de sensibilidade do comportamento da água no que diz respeito a mudanças nos parâmetros usando o TIP4P potencial modelo mostrou queσ , seguido pelo comprimento da ligação OH, teve os maiores efeitos sobre a densidade, entalpia de vaporização e função de distribuição radial se encaixa [ 494]. A análise de sensibilidade em separado mostrou que as propriedades termodinâmicas de modelos de água foram mais sensíveis à van der Waals repulsiva, o Coulomb de curto alcance e os componentes do potencial de polarização [ 1042].

 

Pode-se notar que alguns destes modelos utilizam moléculas de água com uma maior (mais tetrahedral) ângulo HOH e comprimento de ligação mais do que HO aqueles que se esperavam de água gasosa ou líquida e indicativo da importância da inclusão de parâmetros dando ligação de hidrogênio forte. Moléculas de água em água líquida, são todos os não-equivalentes (diferindo em seus orbitais moleculares, sua geometria precisa e vibrações moleculares, para um caso extremo ver o dímero de água ) devido ao seu estatuto de ligações de hidrogênio, que é influenciada pelo arranjo da água circundante moléculas. Alguns modelos são polarizáveis ​​[ 867] Para fazer algumas concessões para isso, c , denquanto que outros modelos mais simples tentar reproduzir "médio" estruturas.

 

Modelo de descrições de água

 

Uma revisão recente listadas 46 modelos distintos [ 400 ], de forma indireta, indicando sua falta de sucesso em reproduzir quantitativamente as propriedades da água real. Podem, no entanto, oferecem uma visão útil para o comportamento da água.

Alguns dos modelos mais bem sucedidos são simples opostos com seus parâmetros abaixo indicados. Tipos de modelo um , b e c são todos planar enquanto o tipo d é quase tetraédrico. O site do ponto médio ( M ) em c e os locais par solitário ( L ), em d são rotulados q 2 .

Modelos de água

Para ler mais, acesse: http://www.lsbu.ac.uk/water/models.html

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