Dependencia de la temperatura de la hidratación hidrofóbica y la convergencia de entropía en un modelo isotrópico de agua

Hemos investigado la dependencia de la temperatura de la hidratación hidrofóbica y las fluctuaciones de densidad a escala molecular en un modelo isotrópico de un solo sitio de agua, originalmente concebido por Head-Gordon y Stillinger J. Chem. Phys. 98, 3313 (1993) utilizando simulaciones de Monte Carlo. Nuestro modelo isotrópico de agua, agua HGS, tiene la misma función de distribución radial de oxígeno-oxígeno que la del agua de carga puntual simple (SPC) a temperatura ambiente y densidad de agua. Para el agua HGS, encontramos que las fluctuaciones de ocupación no gaussianas conducen a probabilidades de formación de cavidades que son considerablemente más bajas que en el agua SPC. También se encontró que el humectado de un soluto de esfera dura por agua HGS es significativamente mayor que el de agua SPC. Estas observaciones se pueden entender en términos de diferencias en los hamiltonianos de los dos modelos de agua. A pesar de estas diferencias en los detalles de la hidratación, pequeños solutos hidrofóbicos exhiben muchos de los conocidos patrones termodinámicos de la hidratación hidrofóbica una vez que se sigue la variación de la densidad con la temperatura, ρ(T), a lo largo de la curva de saturación del agua líquida real para el agua HGS. Para la hidratación de solutos pequeños, se observa la "convergencia de entropía" a temperaturas de ≈400 K. Estas observaciones enfatizan que el comportamiento de fase del agua líquida contiene información crucial sobre la termodinámica de los fenómenos de solvatación.