温度对疏水水合从小尺度到大尺度交叉长度的影响
软凝聚态物质
2015-06-15 v2 化学物理
摘要
水合热力学从小溶质的熵主导逐渐转变为大溶质的焓主导。疏水水合从小尺度到大尺度的交叉长度取决于溶剂的热力学条件，如温度、压力、添加剂的存在等。我们尝试利用一种水氢键的概率方法来阐明交叉长度对温度的依赖性，该方法允许获得每个水分子的键数作为其与溶质距离和溶质半径函数的解析表达式。将该方法纳入密度泛函理论，可以考察不同温度下在整个从小尺度到大尺度范围内溶质尺寸对其水合的影响。已知水合自由能对温度和溶质尺寸的依赖性，可以获得其焓贡献和熵贡献作为温度和溶质尺寸的函数。这些函数可为疏水水合交叉长度的温度依赖性提供有趣的见解。该模型应用于水中各种半径球形粒子在 T=293.15 K 至 T=333.15 K 温度范围内的水合。模型对小疏水分子水合自由能温度依赖性的预测与实验和模拟数据一致。提出了疏水水合从小尺度到大尺度交叉长度的三种替代定义，并获得了它们的温度依赖性。根据定义和温度的不同，预测水合机制从小尺度到大尺度的交叉发生在半径为一到几纳米的疏水分子上。无论定义如何，预测交叉长度随温度升高而减小。
引用
@article{arxiv.1303.4730,
title = {Temperature effect on the small-to-large crossover length-scale of hydrophobic hydration},
author = {Yuri S. Djikaev and Eli Ruckenstein},
journal= {arXiv preprint arXiv:1303.4730},
year = {2015}
}
备注
arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:1303.4429