Ecuación de Poisson-Boltzmann

La ecuación de Poisson-Boltzmann es una ecuación diferencial que describe interacciones electrostáticas entre moléculas en soluciones iónicas. La ecuación puede ser usada como fundamento matemático del modelo de la Doble Capa Eléctrica Interfacial de Gouy-Chapman, propuesta inicialmente por L. G. Gouy en 1910 y completada por Chapman en 1913.

La ecuación es importante en los campos de la dinámica molecular y la biofísica, porque puede usarse en el modelado de disoluciones continuas, como aproximación de los efectos de los disolventes en estructuras de proteínas, ADN, ARN, y otras moléculas en disoluciones de distinta fuerza iónica. Algunas veces la ecuación Poisson–Boltzmann resulta difícil de resolver para sistemas complejos, problema que se está solucionando con el desarrollo del análisis numérico por ordenador. La ecuación puede escribirse como:

${\vec {\nabla }}\cdot \left[\epsilon ({\vec {r}})\ {\vec {\nabla }}\ \Psi ({\vec {r}})\right]=-4\pi \ \rho ^{f}({\vec {r}})-4\pi \sum _{i}c_{i}^{\infty }z_{i}q\ \lambda ({\vec {r}})\cdot \exp \left[{\frac {-z_{i}q\ \Psi ({\vec {r}})}{k_{B}T}}\right]$
Símbolo	Nombre
${\vec {\nabla }}$	Operador divergencia
$\epsilon ({\vec {r}})$	Posición-dependencia dieléctrica
$\Psi ({\vec {r}})$	Gradiente del potencial electrostático
$\rho ^{f}({\vec {r}})$	Densidad de carga del soluto
$\lambda ({\vec {r}})$	Factor para la accesibilidad de la posición-dependencia de la posición r hasta los iones en la disolución
$c_{i}^{\infty }$	Concentración del ion $i$ a una distancia de infinito desde el soluto
$z_{i}$	Carga del ion
$q$	Carga del protón
$k_{B}$	Constante de Boltzmann
$T$	Temperatura

Si el potencial no es grande, la ecuación se puede linealizar para así poder ser resuelta más fácilmente, llevando a la ecuación Debye–Hückel.^[1]^[2]^[3]

Véase también

DelPhi

Referencias

↑ Fogolari F, Brigo A, Molinari H. (2002). The Poisson–Boltzmann equation for biomolecular electrostatics: a tool for structural biology. J Mol Recognit 15(6):377–392. (See this paper for derivation.)
↑ G.L. Gouy, j. de phys 9, 457 (1910)
↑ D.L. Chapman, Philos. Mag. 25, 475 (1913)

Enlaces externos

Solución Adaptatativa para Poisson–Boltzmann
Zap - Una solución Poisson–Boltzmann electrostática.
MIBPB
CHARMM-GUI: Solución PBEQ
Dos matemáticos solucionan la ecuación de Boltzmann, un problema de 140 años - Diario ABC, 15 de mayo de 2010

Datos: Q901009

[Fologari-1] Fogolari F, Brigo A, Molinari H. (2002). The Poisson–Boltzmann equation for biomolecular electrostatics: a tool for structural biology. J Mol Recognit 15(6):377–392. (See this paper for derivation.)

[2] G.L. Gouy, j. de phys 9, 457 (1910)

[3] D.L. Chapman, Philos. Mag. 25, 475 (1913)

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