Absolute Hydration Free Energy Scale for Alkali and Halide Ions Established from Simulations with a Polarizable Force Field

极化率 卤化物 离子 化学 碱金属 结合能 力场(虚构) 原子物理学 自由度(物理和化学) 化学物理 热力学 物理 无机化学 分子 量子力学 有机化学
作者
Guillaume Lamoureux,Benoı̂t Roux
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry B [American Chemical Society]
卷期号:110 (7): 3308-3322 被引量:377
标识
DOI:10.1021/jp056043p
摘要

A polarizable potential function for the hydration of alkali and halide ions is developed on the basis of the recent SWM4-DP water model [Lamoureux, G.; MacKerell, A. D., Jr.; Roux, B. J. Chem. Phys. 2003, 119, 5185]. Induced polarization is incorporated using classical Drude oscillators that are treated as auxiliary dynamical degrees of freedom. The ions are represented as polarizable Lennard-Jones centers, whose parameters are optimized to reproduce the binding energies of gas-phase monohydrates and the hydration free energies in the bulk liquid. Systematic exploration of the parameters shows that the monohydrate binding energies can be consistent with a unique hydration free energy scale if the computed hydration free energies incorporate the contribution from the air/water interfacial electrostatic potential (-540 mV for SWM4-DP). The final model, which can satisfyingly reproduce both gas and bulk-phase properties, corresponds to an absolute scale in which the intrinsic hydration free energy of the proton is -247 kcal/mol.

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