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Modelo de iones móviles

El modelo de iones móviles es un modelo para la reacción de las moléculas en donde se tiene en cuenta el potencial químico y el campo eléctrico; se pueden representar los solventes iónicos de forma explicita o no.

Representaciones más utilizadas

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Dos de las representaciones más utilizadas son:

Ecuación Poisson-Boltzman

En esta aproximación los iones móviles en solventes iónicos no son representados explícitamente y en lugar del potencial químico en cada Ion se asume un potencial químico uniforme en toda la solución. Las contribuciones antrópicas y electrostáticas del potencial químico de un Ion en un punto $\textbf{r}$ son $K_{B}T \ln C(\textbf{r})$ y $q\phi(\textbf{r})$ respectivamente, donde $C(\textbf{r})$ es la concentración local , q es la carga y $\phi(\textbf{r})$ es el potencial medio. Esto resulta en una expresión de Boltzman para la concentración de iones:

$C(\textbf{r}) =C(\infty) \exp [q\phi(\textbf{r})/K_{B}T]$

donde $C(\infty)$ es la concentración del volumen. Al incorporarla con la ecuación de Poisson produce una ecuación general para el continuo electrostático, la ecuación de Poisson-Boltzman (PB):

$\nabla \cdot \varepsilon (\textbf{r}) \nabla \phi (\textbf{r}) -\kappa'^{2} \sinh [\phi (\textbf{r})]=-4\pi \rho (\textbf{r})$

donde $κ' 2$ está relacionada con la fuerza iónica (I) por medio de la ecuación de Debye-Huckel:

$\kappa^{2} = \kappa'^{2}/ \varepsilon =\frac{8\pi N_{a}e^{2}I}{(1000 \varepsilon K_{B}T)}$

donde $N a$ es el número de Avogadro. La ecuación de Poisson-Boltzman relaciona la polarización eléctrica y dipolar a través de $\varepsilon$ y hace una revisión iónica a través de $κ$ , lo que permite modelar los efectos de la forma de la macromolécula para ser modelados mediante la variación especial de $\varepsilon$ , $κ$ y $ρ$ .

Representación explícita de iones

También es posible representar el apantallamiento de los iones móviles alrededor de polielectrolitos explícitamente mediante la simulación de Monte-Carlo o métodos de ecuaciones integrales, incluyendo el tamaño infinito y efectos de correlación para los iones móviles.

Categoría: Fisicoquímica

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