Configuration-Dependent Heat Capacity of Pairwise Hydrophobic Interactions
Notice bibliographique
Résumé
Hydrophobicity is of central importance to many branches of chemistry, ranging from the low aqueous solubilities of hydrocarbons to properties of polymer solutions, encompassing a broad range of physicochemical and biomolecular phenomena such as the formation of colloid, molecular aggregates, micelles, vesicles, and biological membranes, as well as protein folding and many other self-organization processes.1-3 Recently, much of the interest in hydrophobic interactions,2,3 including their modulation by cosolvents,4 has been motivated by the energetics of proteins and other biomolecules. One of the defining thermodynamic signatures of hydrophobicity is the large and positive heat capacity changes that accompany transfers of nonpolar solutes from pure or nonpolar phases into water.1 For example, because the unfolding of a protein exposes numerous nonpolar groups to water, it has been widely assumed that the positive heat capacity changes associated with it are closely akin to that of small nonpolar solute hydration.3,5,6 Characterization of elemental heat capacity effects is thus essential to ascertaining the role of hydrophobic interactions in more complex phenomena. As “bulk” hydrophobic interactions and the interactions among small nonpolar groups in water can be significantly different,7 to better understand complex hydrophobic phenomena it is necessary to look beyond single-solute hydration and solute transfers between bulk phases. Here we report theoretical calculations of heat capacity effects between pairs of nonpolar solutes, obtained by extensive constant-pressure (NPT) Monte Carlo simulations of TIP4P water8 under atmospheric pressure. Using data from eight simulation temperatures (278 K, 298 K, 313 K, 328 K, 338 K, 348 K, 368 K, and 388 K), we determine the constant-pressure heat capacity change ΔCP upon bringing a pair of nonpolar solutes from infinity to separations (ξ) close to each other. We find that ΔCP(ξ) is significantly nonmonotonic. In particular, at the position of the desolvation free energy barrier (ξ ≈ 5.7 Å) of the two-body potential of mean force (PMF), ΔCP(ξ) has a prominent maximum as high as the hydration heat capacity of an entire methane.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».