对于固体溶质和混合溶剂,寻找到一种溶解度最高或者最低的溶剂配比,优化的结果可能是混合溶剂也可能是其中一种单组份溶剂。但是要注意,这种优化不检查这几种溶剂之间的互溶性。
使用COSMO-RS模块,系统会提示下载一个分子库,这个分子包含大量常用溶剂溶质分子的coskf文件,下载后将存储于adf2019.*/atomicdata/ADFCRS-2018文件夹中:
用户要使用的时候,也可以通过COSMO-RS模块的操作窗口Compounds - Add compounds添加到我们的计算任务中,用于后面的步骤。添加时,可以筛选后缀为*.coskf的文件,将自己需要的分子逐一添加进去,也可以选择后缀为*.compoundlist的文件,将这一类分子全部添加进来,在计算具体性质时,再选择需要的溶剂、溶质即可。
如果库里面没有,用户就需要自行创建*.coskf文件。该文件的创建,应使用AMS中ADF模块,在基组、泛函、相对论方面,才能与COSMO-RS里面的内置参数更加匹配。创建过程参考:如何准备*.coskf文件(该教程是以制作H3O+的coskf文件为例),有机分子尤其需要注意同分异构体的问题,需要详细研究确定正确的构型,然后基于正确的构型,生成*.coskf文件。
SCM → COSMO-RS打开该模块,Compounds - Add compound(s),选择coskf后缀,并添加前一步制作好的所有*.coskf文件,添加后窗口的列表中有所显示。
对于固体溶质分子,需要设置其熔点和熔化焓数值:在列表中选中该物质,右侧窗口输入Melting point和Δ_fusion H的实验值,如果没有实验值,也务必点击后面的Estimate按钮猜测一个值。
菜单栏Solvent Optimizations → Optimize Solubility,分别选择好溶质、溶剂,例如:
并设置Solubility为Maximize或者Minimize,即溶解度最大化或最小化,以及关心的温度。然后点击Run按钮即可得到结果:
接下来,我们尝试优化溶剂,以尽量降低固体苯的溶解度(摩尔分数):将上面的Maximize改为Minimize,Run,发现在这种情况下,纯溶剂水被发现是最佳溶剂。