COSMO model de solvatación

Superfície COSMO d'un penta-acrilato. (blau = negatiu, roig = positiu, capa d'equilibri).

COSMO és l'abreujament de "Conductor-like Screening Mode el", un método de càlcul per a l'interacció electrostàtica d'una molècula en un solvent.

En COSMO el solvent és tractat com un mig continu en una permitividad $\epsilon$ per lo que se li considera pertanyent al grup de models de solvatación de mig continu. També s'assumix que el mig aplega fins a la "superfície" de la molècula dissolta. S'assumix que esta interfaç consistix d'esferes que rodegen els àtoms individuals (és dir el ràdio Van der Waals més una distància fixa per a les molècules dissoltes). Per al càlcul mateix esta superfície s'aproxima per parts planes, per eixemple triànguls.

Si el solvent fora un conductor ideal el potencial elèctric d'esta superfície deuria desaparéixer. Si la distribució de la càrrega elèctrica en la molècula és coneguda llavors deuria ser fàcil calcular la càrrega $q^{*}$ en la superfície. Per a solvents reals un pot assumir que la càrrega $q$ és menor per un factor $f$:

$q=f{q}^{*}$.

El factor $f$ és aproximadament

$f(\epsilon )=(\epsilon -1)/(\epsilon +0.5)$

a on el sumant 0.5 en el denominador és una magnitut que es troba empíricament.

Sobre la base de les càrregues $q$ del solvent determinades d'esta forma i a la distribució coneguda de càrregues de la molècula es pot calcular l'energia de l'interacció entre el solvent i la molècula dissolta.

El método COSMO es pot usar per a tots els métodos en química teòrica a on es pot determinar la distribució de la càrrega d'una molècula, per eixemple càlculs semiempíricos, càlculs del método Hartree-Fock o de la teoria funcional de densitat (mecànica quàntica).

Comparació en atres métodos

Mentres que moldelos basats en el desenroll multipolar de la distribució de càrrega d'una molècula estan llimitats a molècules menudes, quasi esfèriques o elipsoidales, el método COSMO té la ventaja de poder ser aplicat a estructures moleculars grans i irregulars.

El método COSMO és més exacte per a solvents que posseïxen una permitividad elevada ya que un solvent en permitividad infinita es comporta com un conductor ideal. En aigua ($\epsilon \approx 80$) s'obté una exactitut molt bona. Per a solvents en baixa permitividad la solució completa de les equacions electrostàtiques seria de major exactitut pero açò significaria un major esforç.

A diferència de càlculs de dinàmica molecular en els quals el moviment de les molècules es calcula i la posició i densitat es promedian sobre el temps el model COSMO, com és el cas en tots els models de mig continu, té la ventaja d'un temps de càlcul molt menor.

Lliteratura

• Principis del método: A. Klamt, G. Schürmann, Journal of the Chemical Society, Perkin Transaction 2, 799 (1993) [1]

Font: Traduït de Wikipedia en alemà