Modelo de iones móviles

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

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 Na 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.


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