Solvation free energies of alcohols in water: temperature and pressure dependences

文献情報

出版日 2023-10-24
DOI 10.1039/D3CP03799A
インパクトファクター 3.676
著者

Ryuichi Okamoto


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要旨

Solvation free energies μ* of amphiphilic species, methanol and 1,2-hexanediol, are obtained as a function of temperature or pressure based on molecular dynamics simulations combined with efficient free-energy calculation methods. In general, μ* of an amphiphile can be divided into and , the nonpolar and electrostatic contributions, and the former is further divided into and which are the work of cavity formation process and the free energy change due to weak, attractive interactions between the solute molecule and surrounding solvent molecules. We demonstrate that μ* of the two amphiphilic solutes can be obtained accurately using a perturbation combining method, which relies on the exact expressions for and and requires no simulations of intermediate systems between the solute with strong, repulsive interactions and the solute with the van der Waals and electrostatic interactions. The decomposition of μ* gives us several physical insights including that μ* is an increasing function of T due to , that the contributions of hydrophilic groups to the temperature dependence of μ* are additive, and that the contribution of the van der Waals attraction to the solvation volume is greater than that of the electrostatic interactions.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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