First-principles determination of the absolute hydration free energy of the hydroxide ion

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 106, Issue 42, 2002, Pages 9737-9744

  Zhan, Chang Guo ^a   Dixon, David A ^a  

^a PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTROSTATIC INTERACTION; HYDROXIDE IONS; SUPERMOLECULE CONTINUUM CALCULATIONS;

APPROXIMATION THEORY; ELECTRONIC STRUCTURE; ELECTROSTATICS; FREE ENERGY; HYDRATION; IONS; MATHEMATICAL MODELS; NUMERICAL ANALYSIS; PROBABILITY DENSITY FUNCTION; PROTONS; QUANTUM THEORY; THERMODYNAMIC PROPERTIES;

HYDROGEN INORGANIC COMPOUNDS;

EID: 0037168345     PISSN: 10895639     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp014533l     Document Type: Article

References (87)

1. Conway, B. E. Ionic Hydration in Chemistry and Biophysics; Elsevier: New York, 1981.
2. Marcus, Y. Ion Solvation; Wiley: New York, 1985.
3. Hille, B. Ionic Channels of Excitable Membranes, 2nd ed.: Sinauer: Sunderland, MA, 1992.
4. Franks, N. P.; Lieb, W. R. Nature 1997, 389, 334.
5. Gunshin, H.; Mackenzie, B.; Berger, U. V.; Gunshin, Y.; Romero, M. F.; Boron, W. F.; Nussberger, S.; Gollan, J. L.; Hediger, M. A. Nature 1997, 388, 482.
6. Doyle, D. A.; Cabral, J. M.; Pfuetzner, R. A.; Kuo, A.; Gulbis, J. M.; Cohen, S. L.; Chait, B. T.; MacKinnon, R. Science 1998, 280, 69.
7. MacKinnon, R.; Cohen, S. L.; Kuo, A.; Lee, A.; Chait, B. T. Science 1998, 280, 106.
8. Nakamura, T.; Akutagawa, T.; Honda, K.; Underhill, A. E.; Coomber, A. T.; Friend, R. H. Nature 1998, 394, 159.
9. Roux, B.; MacKinnon, R. Science 1999, 285, 100.
10. Wu, K.; Iedema, M. J.; Cowin, J. P. Science 1999, 286, 2482.
11. Anson, L. Nature 1999, 402, 739.
12. MacFarlane, D. R.; Huang, J.; Forsyth, M. Nature 1999, 402, 792.
13. Kolbe, M.; Besir, H.; Essen, L.-O.; Oesterhelt, D. Science 2000, 288, 1390.
14. Weber, J. M.; Kelley, J. A.; Nielsen, S. B.; Ayotte, P.; Johnson, M. A. Science 2000, 287, 2461.
15. Aqvist, J.; Luzhkov, V. Nature 2000, 404, 881.
16. Williams, K. A. Nature 2000, 403, 112.
17. Pasquarello, A.; Petri, I.; Salmon, P. S.; Parisel, O.; Car, R.; Tóth, E.; Powell, D. H.; Fischer, H. E.; Helm, L.; Merbach, A. Science 2001, 291, 856.
18. Kielpinski, D.; Meyer, V.; Rowe, M. A.; Sackett, C. A.; Itano, W. M.; Monroe, C.; Wineland, D. J. Science 2001, 291, 1013.
19. Kropman, M. F.; Bakker, H. J. Science 2001, 291, 2118.
20. (a) Tissandier, M. D.; Cowen, K. A.; Feng, W. Y.; Gundlach, E.; Cohen, M. H.; Earhart, A. D.; Coe, J. V. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 7787.
21. (b) Klots, C. E. J. Phys. Chem. 1981, 85, 3585.
22. Tawa, G. J.; Topol, I. A.; Burt, S. K.; Caldwell, R. A.; Rashin, A. A. J. Chem. Phys. 1998, 109, 4852.
23. (a) Mejias, J. A.; Lago, S. J. Chem. Phys. 2000, 113, 7306.
24. (b) Friedman, H. L.; Krishnan, V. V. Water: A comprehensive treatise; Plenum: New York, 1973.
25. (c) Zhu, T.; Li, J.; Hawkins, G. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 1998, 109, 9177.
26. Topol, I. A.; Tawa, G. J.; Burt, S. K.; Rashin, A. A. J. Chem. Phys. 1999, 111, 10998.
27. Bandyopadhyay, P.; Gordon, M. S. J. Chem. Phys. 2000, 113, 1104.
28. (a) Zhan, C.-G.; Bentley, J.; Chipman, D. M. J. Chem. Phys. 1998, 108, 177.
29. (b) Zhan, C.-G.; Chipman, D. M. J. Chem. Phys. 1998, 109, 10543.
30. (c) Zhan, C.-G.; Chipman, D. M. J. Chem. Phys. 1999, 110, 1611.
31. (d) Zhan, C.-G.; Landry, D. W.; Ornstein, R. L. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 7672.
32. (a) Tomasi, J.; Persico, M. Chem. Rev. 1994, 94, 2027.
33. (b) Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. In Solvent Effects and Chemical Reactions; Tapia, O., Bertran, J., Eds.; Kluwer: Dordrecht, The Netherlands, 1996; p 1.
34. (c) Chipman, D. M. J. Chem. Phys. 1997, 106, 10194.
35. (d) Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. Chem. Rev. 1999, 99, 2161.
36. (e) Chipman, D. M. J. Chem. Phys. 2000, 112, 5558.
37. Zhan, C.-G.; Landry, D. W.; Ornstein, R. L. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 2621.
38. Zhan, C.-G.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 11534.
39. (a) Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
40. (b) Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
41. (c) Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623.
42. Hehre, W. J.; Radom, L.; Schleyer, P. v. R.; Pople, J. A. Ab Initio Molecular Orbital Theory; John Wiley & Sons: New York, 1987.
43. -1.
44. Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007.
45. Kendall, R. A.; Dunning,T. H., Jr.; Harrison, R. J. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6796.
46. Peterson, K. A.; Wood, D. E.; Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1994, 100, 7410.
47. Woon, D. E.; Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1995, 103, 4572.
48. (a) Purvis, G. D., III; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1982, 76, 1910.
49. (b) Raghavachari, K.; Trucks, G. W.; Pople, J. A.; Head-Gordon, M. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 479.
50. (c) Watts, J. D.; Gauss, J.; Bartlett, R. J. J. Chem. Phys. 1993, 98, 8718.
51. Zhan, C.-G.; Norberto de Souza, O.; Rittenhouse, R.; Ornstein, R. L. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 7279.
52. (a) Zhan, C.-G.; Zheng, F. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 2835.
53. (b) Zhan,C.-G.; Niu, S.; Ornstein, R. L. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 2001, 1, 23.
54. (c) Zhan, C.-G.; Landry, D. W. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 1296.
55. Schmidt, M. W.; Baldridge, K. K.; Boatz, J. A.; Elbert, S. T.; Gordon, M. S.; Jensen, J. H.; Koseki, S.; Matsunaga, N.; Nguyen, K. A.; Su, S. J.; Windus, T. L.; Dupuis, M.; Montgomery, J. A. J. Comput. Chem. 1993, 14, 1347.
56. Barone, V.; Cossi, N.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3210.
57. Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cances, E. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 1999, 464, 211.
58. (a) Cancès, E.; Mennucci, B. J. Chem. Phys. 2001, 114, 4744,
59. (b) Cossi, M.; Rega, N.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Chem. Phys. 2001, 114, 5691.
60. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Zakrzewski, V. G.; Montgomery, J. A., Jr.; Stratmann, R. E.; Burant, J. C.; Dapprich, S.; Millam, J. M.; Daniels, A. D.; Kudin, K. N.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Tomasi, J.; Barone, V.; Cossi, M.; Cammi, R.; Mennucci, B.; Pomelli, C.; Adamo, C.; Clifford, S.; Ochterski, J.; Petersson, G. A.; Ayala, P. Y.; Cui, Q.; Morokuma, K.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Cioslowski, J.; Ortiz, J. V.; Stefanov, B. B.; Liu,G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Gomperts, R.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Gonzalez, C.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B. G.; Chen, W.; Wong, M. W.; Andres, J. L.; Head-Gordon, M.; Replogle, E. S.; Pople, J. A. Gaussian 98, revision A.6; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA, 1998.
61. Anchell, J.; Apra, E.; Bernholdt, D.; Borowski, P.; Bylaska, E.; Clark, T.; Clerc, D.; Dachsel, H.; de Jong, W. A.; Deegan, M.; Dupuis, M.; Dyall, K.; Elwood, D.; Fann, G.; Fruchtl, H.; Glendenning, E.; Gutowski, M.; Harrison, R.; Hess, A.; Jaffe, J.; Johnson, B.; Ju, J.; Kendall, R.; Kobayashi, R.; Kutteh, R.; Lin, Z.; Littlefield, R.; Long, X.; Meng, B.; Nichols, J.; Nieplocha, J.; Rendall, A.; Rosing, M.; Sandrone, G.; Stave, M.; Straatsma, T.; Taylor, H.; Thomas, G.; van Lenthe, J.; Windus, T.; Wolinski, K.; Wong, A.; Zhang, Z. NWChem, version 4.0.1; Pacific Northwest National Laboratory: Richland, Washington, 2001.
62. (a) Brink, G.; Glasser, L. J. Phys. Chem. 1984, 88, 3412.
63. (b) Kim, K. S.; Dupuis, M.; Lie, G. G.; Clementi, E. Chem. Phys. Lett. 1986, 131. 451.
64. (c) Tsai, C. J.; Jordan, K. D. J. Chem. Phys. 1991, 95, 3850.
65. (d) Knochenmuss, R.; Leutwyler, S. J. Chem. Phys. 1992, 96, 5233.
66. (e) Wales, D. J.; Ohmine, I. J. Chem. Phys. 1993, 98, 7245.
67. (f) Tsai, C. J.; Jordan, K. D. J. Phys. Chem. 1993, 97, 5208.
68. (g) Lee, C.; Chen, H.; Fitzgerald, G. J. Chem. Phys. 1995, 102, 1266.
69. (h) Estrin, D. A.; Paglieri, L.; Corongui, G.; Clementi, E. J. Phys. Chem. 1996, 100, 8701.
70. Gruenloh, C. J.; Carney, J. R.; Arrington, C. A.; Zwier, T. S.; Fredericks, S. Y.; Jordan, K. D. Science 1997, 276, 1678.
71. (a) Novoa, J. J.; Mota, F.; del Valle, C. P.; Planas, M. J. Phys. Chem. A 1997, 101, 7842.
72. (b) Pliego, J. R., Jr.; Riveros, J. M. J. Chem. Phys. 2000, 112, 4045.
73. (c) Wei, D.; Proynov, E. I.; Milet, A.; Salahub, D. R. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 2384.
74. Masamura, M. J. Comput. Chem. 2001, 22, 31.
75. (a) Besler, B. H.; Merz, K. M., Jr.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1990, 11, 431.
76. (b) Singh, U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1984, 5, 129.
77. Peterson, K. A.; Xantheas, S. S.; Dixon, D. A.; Dunning, T. H., Jr. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 2449.
78. (a) Feller, D.; Peterson, K. A. J. Chem. Phys. 1999, 110, 8384.
79. (b) Ruscic, B.; Feller, D.; Dixon, D. A.; Peterson, K. A.; Harding, L. B.; Asher, R. L.; Wagner, A. F. J. Phys. Chem. A, 2001, 105, 1.
80. (a) Feller, D. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6104.
81. (b) Feyereisen, M. W.; Feller, D.; Dixon, D. A. J. Phys. Chem. 1996, 100, 2993.
82. (c) Xantheas, S. J. Chem. Phys. 1996, 104, 8221.
83. Mallard, W. G.: Linstrom, P. J., Eds., NIST Chemistry WebBook. NIST Standard Reference Database Number 69, February 2000. National Institute of Standards and Technology: Gaithersburg, MD. 2000 (http://webbook.nist.gov)
84. Chase, M. W., Jr. NIST-JANAF Thermochemical Tables, 4th edition, J. Phys. Chem. Ref. Data, Monograph 9, 1998.
85. Ruscic, B.; Wagner, A. F.; Harding, L. B.; Asher, R. L.; Feller, D.; Dixon, D. A.; Peterson, K. A.; Song, Y.; Qian, X.; Ng, C.-Y.; Liu, J.; Chen, W.; Schwenke, D. W. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 2727.
86. Wagman, D. D.; Evans, W. H.; Parker, V. B.; Schumm, R. H.; Halow, I.; Bailey, S. M.; Churney, K. L.; Nutall, R. L. J. Phys. Chem. Ref. Data 1982, 11, Supplement No. 2.
87. Ben-Naim, A.; Marcus, Y. J. Chem. Phys. 1984, 81, 2016.