COSMO-RS理论详解：探索COSMOlogic的奥秘

COSMO-RS是一种预测流体和液体混合物热力学平衡的方法，它使用基于量子化学计算结果的静态热力学方法。潜在的量子化学模型，所谓的“类似导体的屏蔽模式”（COSMO，是COSMO计算中电介质连续溶剂化方法的有效变体。溶质分子是在虚拟导体环境中计算的。在这种环境中，溶质分子在分子和导体之间的界面上，即在分子表面上诱导非极化电荷密度σ。这些电荷反作用于溶质，产生更大的电荷极化电子密度比真空中高。在量子密度算法中，量子密度与量子导体的能量一致性是最佳的。可以使用真空中相同的计算方法优化分子量测定法。对于每个感兴趣的分子，耗时的QCO计算只需执行一次。COSMO计算中的极化电荷密度（也称为屏蔽电荷密度）是分子表面极性的良好局部描述符，用于将模型扩展到“ReaSolvents”（Cosm0 rsp）。每个分子表面上的（3D）极化密度分布转化为分布函数，即所谓的-profile p（），它给出了分子表面上极性为o的相对表面量。对于整个感兴趣的溶剂（可能是几种化合物的混合物），可以通过在混合物中添加由其摩尔分数X表示的组分的p（σ）来建立ps（σ）

最重要的分子相互作用能量模式，即静电（失配）和氢键（EB）被描述为两个相互作用表面段o和oor受体和施主的极化电荷的函数，如果这些片段位于氢键施主或受主原子上，静电能来自屏蔽电荷密度o的不匹配，如下所示。不太具体的范德瓦尔斯（Ev-w）相互作用以稍微更近似的方式考虑。

式2-4包含五个可调参数，一个交互参数a'，有效接触面积eff。氢键强度chs、氢键OHB阈值和元素特定的相互作用参数tvdw。为了考虑EWB和Evw的温度依赖性，应用了温度依赖因子，每个因子都有一个可调参数。从微观分子表面电荷相互作用到混合物宏观热力学性质的转变可以通过统计热力学程序实现。溶剂中的分子相互作用完全由ps（）描述，通过求解一组耦合的非线性方程组，可以计算出表面段的化学势。

电位us（o）是系统S与极性为o的表面亲和力的量度。dwenergy不支持aEq。（5）加入溶液中的参考能量（COSMO计算的能量）。化合物i在系统S（溶剂）中的化学势现在可以通过将us（d）积分到化合物表面来计算

o考虑到系统中分子的大小和形状差异，增加了一个组合项M'cs，它取决于混合物中所有化合物的面积和体积，并增加了三个可调整的参数。有关组合项精确表达式的信息，请参阅thCosmotherm参考手册。化学势可用于计算各种热力学性质，例如活度系数。

 其中u’s是溶剂s中的化学势，H’是纯化合物的化学势，更详细地介绍COSMO和COSMO-RS。请参阅Cosmotherm参考手册和引用的文献