Reparametrización del modelo de molécula de agua TIP5P-E

BERMÚDEZ, ALEIDA; PEREYRA, RODOLFO GUILLERMO; CARIGNANO, MARCELO ANDRÉS

Montevideo

Congreso; II Reunión Conjunta SUF-AFA; 2011

Sociedad Uruguaya de Física y Asociación de Físicos Argentinos

Las partículas de hielo y gotas de agua sobreenfriada juegan un rol esencial en procesos que ocurren en la atmósfera que afectan directa o indirectamente el clima del planeta. Es por ello que es de especial interés el estudio de las propiedades del agua a temperaturas por debajo de 273.15 K y hasta los 235 K. En la actualidad, existen muchos modelos de molécula de agua para ser utilizados en simulaciones atomísticas. En general, estos modelos reproducen relativamente bien las propiedades fisicoquímicas del agua en rangos de temperatura y presión cercanos a las condiciones estándares, no ocurriendo lo mismo a temperaturas menores a 273.15 K. Surge entonces la necesidad de desarrollar un modelo adecuado para el estudio del agua en el régimen súper frío; es decir, para temperaturas entre 235 K y 273.15 K. En este trabajo exploramos un posible método para el desarrollo de un nuevo modelo que consiste en reparametrizar un modelo existente, con el objetivo de mejorar su comportamiento a bajas temperaturas a costa de cierto sacrificio a altas temperaturas. Usando el modelo TIP5P-E como base, nuestra reparametrización logra acercar los resultados de las simulaciones a los valores experimentales del coeficiente de difusión (D), la densidad (rho) y la energía configuracional promedio (Ep) en el rango de temperatura de 235 a 273.15 K. Con el nuevo modelo (TIP5P-ES) a 260 K obtenemos los siguientes valores: D = 0.61x10-5 cm2/s (Dexp = 0.65x10-5 cm2/s), rho = 973 kg/m3 (rho_exp = 994 kg/m3), Ep = -43.7 kJ/mol (Epexp = -41.5 kJ/mol); con el inconveniente en una merma de la temperatura de fusión (Tf) en 5 K.