Coskuner, Orkide (2003). Investigation of Hydrophobic Interactions by Monte Carlo Simulation. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

In this work the temperature and pressure dependence of the hydrophobic effects have been investigated. For this purpose, the structural and thermodynamic properties of the apolar and water molecules, with increasing temperature or pressure, have been calculated by Monte Carlo simulations. The TIP5P model for the water dimer was optimized by ab initio calculations. To investigate the hydrophobic effects an NPT ensemble MC program was implemented in C. The hydrophobic interactions have been studied by the addition of two methane, two ethane and two xenon into 216 water molecules. To compare the change in the physical properties of water when these apolar molecules are added, pure water simulations with 216 water molecules were performed under same conditions. The contact pair probability is higher for the ethane molecules. The correlation functions indicate that the water molecules rearrange and reorganize with increasing temperature. To generate a new view of the temperature dependence of apolar molecules effects on water, the thermodynamic properties of water have been calculated. The changes are large for water-ethane system. To investigate the residual chemical potential of the highly dense systems, different methods have been studied in this work. It has been found that the Widom insertion method yields the closest approximations to the experimental data.

Item Type: Thesis (PhD thesis)
Translated title:
TitleLanguage
Hydrophobe Wechselwirkung Untersuchungen mittels Monte Carlo SimulationenGerman
Investigation of Hydrophobic Interactions by Monte Carlo SimulationEnglish
Translated abstract:
AbstractLanguage
In vorliegender Arbeit sind die Temperatur- und Druckabhängigkeit hydrophober Effekte untersucht worden. Das TIP5P Wasser Modell wurde anhand ab initio Berechnungen optimiert. Um den hydrophoben Effekt zu untersuchen, wurde ein NPT Ensemble Monte Carlo Programm in der Sprache C implementiert. Durch die Zugabe von jeweils zwei Methan-, zwei Xenon und zwei Ethanmolekülen zu 216 Wasser Molekülen wurden hydrophoben Wechselwirkungen untersucht. Reines Wasser wurde unter den selben Bedingungen simuliert um die Veränderungen in den physikalischen Eigenschaften zu vergleichen. Zur Untersuchung der strukturellen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Temperatur oder dem Druck, wurden die Korrelationsfunktionen und Koordinationszahlen untersucht. Im Gegensatz zu Methan und Xenon, bilden zwei Ethanmoleküle ein Kontaktpaar aus. Die O-O und H-H Korrelationsfunktionen von Wasser-Ethan zeigen eine starke Temperatur Abhängigkeit im Gegensatz zu den Wasser-Methan und Wasser-Xenon Systemen. Zur Gewinnung einer neuen Betrachtungsweise, wurde die Auswirkung der apolaren Moleküle auf Wasser untersucht. Die Änderungen der thermodynamischen Größen sind am größten für das Wasser-Ethan System. Weiterhin wurden drei Methoden zur Berechnung des chemischen Potentials in Systemen von hoher Dichte untersucht. Die Widom insertion Methode lieferte Ergebnisse, die am besten mit experimentellen Daten übereinstimmen. German
Creators:
CreatorsEmailORCID
Coskuner, Orkideoc@stthd0.pc.uni-koeln.deUNSPECIFIED
URN: urn:nbn:de:hbz:38-9792
Subjects: Chemistry and allied sciences
Uncontrolled Keywords:
KeywordsLanguage
hydrophoben Simulationen Orkid CoskunerGerman
hydrophobic simulations orkid coskunerEnglish
Faculty: Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions: Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Institute of Physical Chemistry
Language: English
Date: 2003
Date of oral exam: 9 July 2003
Referee:
NameAcademic Title
Coskuner, OrkideUNSPECIFIED
Full Text Status: Public
Date Deposited: 23 Sep 2003 08:49
URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/979

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