Determination of structural parameters of solvated species by optimization of an approximate helmholtz free energy

¹ Laboratoire de Chimie Organique Physique, Université Paris VII, Associé au C.N.R.S., 1, rue Guy-de-la-Brosse, 75005 Paris, France.
² Laboratoire de Chimie Quantique, Institut de Biologie Physicochimique, 13, rue Pierre-et-Marie-Curie, 75005 Paris, France.

Abstract

In the present paper we present a short computation time method for determing the structural parameters of a solvated species by an optimization carried out on an approximate Helmholtz free energy. The purpose of this method is to enable chemists and physical chemists to very rapidly obtain information about the solvent in the neighborhood of a solute molecule. It is not meant to complete with the more rigorous theories for pure liquids.

The method has been applied to spherical or quasi spherical solute and solvent molecules (argon, methene, nitrogen and carbon-tetrachloride), for checking purposes. The same method could be applied to pure liquids with polyatomic molecules and to solutions. In the latter case molar quantities must be deduced from global quantities since a direct calculation with the help of « pseudo-molecular » distribution functions will not be reliable.

Résumé

Dans le présent article, nous présentons une méthode, utilisant peu de temps calcul pour la détermination des paramétrés structuraux des espèces solvatées, par l’optimisation dune expression approchée de l’énergie libre d’Helmholtz. l'objectif de cette méthode est de permettre aux chimistes et physico-chimistes d’obtenir rapidement des informations sur le solvant au voisinage du soluté. Nous ne voulons pas déborder sur les théories rigoureuses des liquides simples.

La méthode a été testée dans le cas de solvant et de soluté à molécules sphériques ou quasi sphériques (Argon, méthane, azote, tétrachlorure de carbone). La même méthode peut être appliquée aux liquides purs composés de molécules polyatomiques ou bien aux solutions. Dans le dernier cas, les quantités molaires doivent être déduites des quantités globales puisqu’un calcul direct à partir des fonctions de distribution » pseudomoléculaires » n'est pas suffisamment précis.