Universität zu Köln

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

Preview

PDF Diss1.pdf Download (2MB)

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:	Title Language Hydrophobe Wechselwirkung Untersuchungen mittels Monte Carlo Simulationen German Investigation of Hydrophobic Interactions by Monte Carlo Simulation English
Translated abstract:	Abstract Language 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:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Coskuner, Orkide oc@stthd0.pc.uni-koeln.de UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-9792
Date:	2003
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Chemistry > Institute of Physical Chemistry
Subjects:	Chemistry and allied sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language hydrophoben Simulationen Orkid Coskuner German hydrophobic simulations orkid coskuner English
Date of oral exam:	9 July 2003
Referee:	Name Academic Title Coskuner, Orkide UNSPECIFIED
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/979