"In silico" seawater

Con In silico seawater si intende il calcolo di alcune proprietà chimico fisiche dell’acqua marina attraverso simulazioni al calcolatore. L’acqua marina è essenzialmente una soluzione elettrolitica caratterizzata da una composizione molto complessa, ci sono voluti più di 100 anni di studio. Data l’enorme complessità di tale soluzione è facile rendersi conto che il numero di molecole necessarie per la riproduzione della composizione dell’acqua marina è estremamente grande per essere implementato in simulazioni molecolari. In questo lavoro viene descritto un modello semplificato di acqua marina adottato per una simulazione numerica. In prima approssimazione, sono stati trascurati gli ioni a bassa concentrazione, come, ad esempio, HCO3− (XHCO3−≈0.0015). Gli ioni considerati sono Na+, Cl−, Mg2+, SO42−, Ca2+ e K+. Uno degli scopi principali di questo lavoro è quello di indagare il contributo dei diversi ioni sulle proprietà dell’acqua marina. Seguendo questa linea di ragionamento è stato interessante analizzare la sostituzione degli ioni Ca2+ e K+ con Mg2+ e Na+, rispettivamente. Le proprietà dell’acqua marina sono quindi state confrontate con quelle di una soluzione di NaCl, che rappresenta il soluto maggioritario. In questo lavoro di tesi sono stati usati due diversi Force Field (FF): il Joung-Cheatham (JC) e l’OPLS (Optimized Potentials for Liquid Simulations). Abbiamo dimostrato che entrambi i potenziali danno un risultato soddisfacente nel riprodurre le proprietà termodinamiche e dinamiche dell’acqua marina. Nel caso della viscosità e della densità, i dati calcolati sono comparati con dati sperimentali. Mentre per quanto riguarda la struttura e i coefficienti di diffusione, per i quali non vi è alcun dato sperimentale per l’acqua marina, sono comparati tra di loro i dati calcolati con i diversi modelli. E` stato quindi sviluppato un primo modello soddisfacente di acqua marina, ma per realizzare un Force Field più accurato sono ancora necessari notevoli sforzi.