Estruturas de equilíbrio de compostos inorgânicos com metais de transição da 1a série: avaliação de métodos ab initio e da teoria de funcionais de densidade

Registro completo de metadados
MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorMadureira, João Paulo Lopes-
Autor(es): dc.contributorMachado, Bianca da Cunha-
Autor(es): dc.contributorFerreira, Gláucio Braga-
Autor(es): dc.creatorMoynier, Bruno Henri da Cunha-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:07:59Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:07:59Z-
Data de envio: dc.date.issued2022-06-24-
Data de envio: dc.date.issued2022-06-24-
Data de envio: dc.date.issued2020-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/25353-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/764170-
Descrição: dc.descriptionNeste trabalho procurou-se avaliar a capacidade de uma série de métodos teóricos representar adequadamente o comprimento de ligação metal-ligante. A comparação entre estruturas de equilíbrio teóricas e experimentais requer que estas sejam comparadas ao mesmo nível, ou seja, representem a mesma coisa. Assim, previamente aos cálculos teóricos de estruturas moleculares houve que selecionar as estruturas experimentais de melhor qualidade, convertidas em estruturas de equilíbrio por métodos confiáveis (reexp). A estratégia utilizada baseou-se na avaliação dos resultados de métodos experimentais em fase gasosa, nomeadamente de difração eletrônica, microscopia de micro-ondas, e outras técnicas espectroscópicas. Deu-se particular atenção à determinação da multiplicidade e termo espectroscópico do estado fundamental, em virtude dos sistemas estudados neste trabalho apresentarem diversas configurações eletrônicas de energia muito próxima à do mínimo. Como a qualidade final do trabalho depende imenso da confiança nessas estruturas reexp, a etapa de recolha de dados bibliográficos foi o mais exaustiva possível. O tipo de compostos inorgânicos selecionados recaiu sobre moléculas diatômicas com metais de transição da primeira série, devido ao maior número de estruturas de equilíbrio experimentais disponíveis, estas terem sido amplamente estudadas e à qualidade das mesmas. Foram selecionadas três séries, as de hidretos, cloretos e carbetos, as quais permitiram testar a natureza da ligação (iônica a covalente), ordem de ligação variável e a interação com orbitais de diferentes períodos. O vasto levantamento bibliográfico permitiu a criação de uma base de dados de estruturas que vão muito além das estruturas diatômicas; maioritariamente de tipo re ou rz, para além de diversas consideradas capazes de representar adequadamente as estruturas de equilíbrio experimentais, como rh2 ou ra3,1. Escolheram-se métodos muito variados, ab initio, DFT e híbridos, desde modernos a clássicos, procurando escolher representantes de vários níveis da “escada de Jacob”. Como medida do poder preditivo dos métodos em reproduzir o comprimento de ligação de estruturas de equilíbrio, foram calculados os valores do desvio médio absoluto (MAD) e o desvio médio quadrático (RMSD). Para além da capacidade de reproduzirem o comprimento das ligações M-H, M C e M-Cl, os cálculos realizados permitiram também avaliar a capacidade dos diferentes métodos em sistemas de natureza unirreferencial e multirreferencial, por meio do denominado Teste B1. Por fim, avaliou-se a possibilidade e potencialidade do uso dos cálculos teóricos no ensino da Química a nível de graduação, tendo-se constatado a sua vantagem no estudo de conteúdos muito diversos como diagramas de orbitais moleculares em compostos diatômicos, familiarização com as orbitais de valência de tipo d, identificação da simetria e grupos de ponto, compreensão dos modos vibracionais, ou o cálculo de momentos dipolares, entre muitas possibilidades.-
Descrição: dc.descriptionIn this work, we tried to evaluate the capacity of a series of theoretical methods to adequately represent the metal-ligands bond length. The comparison between theoretical and experimental equilibrium structures requires that they be compared at the same level, that is, they represent the same thing. Thus, before theoretical calculations of molecular structures, it was necessary to select the best quality experimental structures that were converted into their equilibrium structures by reliable methods (reexp). The strategy used was based on the evaluation of experimental methods in the gas phase, namely electronic diffraction, microwave microscopy, and other spectroscopic techniques. Particular attention was given to the determination of the multiplicity and spectroscopic term of the ground state because the studied systems present several electronic configurations of energy very close to the minimum. As the final quality of this work depends heavily on reliable reexp structures, the bibliographic data collection step was as exhaustive as possible. The type of inorganic compounds selected fell on diatomic molecules with transition metals from the first series, due to the greater number of experimental equilibrium structures available that have been extensively studied supporting their quality. Three series were selected, those of hydrides, chlorides and carbides, which allowed to test the nature of the bond (ionic to covalent), variable bond order and the interaction with orbitals of different periods. The vast bibliographic research allowed the creation of a database of structures that go far beyond diatomic structures; mostly of type re or rz, in addition to several considered capable of adequately representing the experimental equilibrium structures, such as rh2 or ra3,1. A wide range of methods were chosen, ab initio, DFT and hybrids, from modern to classic, trying to choose representatives of various levels of the “Jacob's ladder”. As a measure of the predictive power of the methods in reproducing the bond length of equilibrium structures, the values of the mean absolute deviation (MAD) and the root-mean-square deviation (RMSD) were calculated. In addition to the ability to reproduce the length of the M-H, M-C and M-Cl bonds, the calculations performed also allowed us to evaluate the capacity of the different methods in systems of a single-referential and multi-referential nature, through the B1 Test. Finally, the possibility and potential of using theoretical calculations in the teaching of Chemistry at undergraduate level was evaluated, having found the advantage in the study of very diverse contents such as diagrams of molecular orbitals in diatomic compounds, familiarization with d-type valence orbitals, identification of symmetry and groups of point, understanding of vibrational modes, or the calculation of dipole moments, among many possibilities.-
Descrição: dc.description87 f.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Publicador: dc.publisherUniversidade Federal Fluminense-
Publicador: dc.publisherNiterói-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectQuímica computacional-
Palavras-chave: dc.subjectCálculos teóricos-
Palavras-chave: dc.subjectEstrutura de equilíbrio experimental-
Palavras-chave: dc.subjectMétodos Ab initio-
Palavras-chave: dc.subjectTeoria funcional da densidade-
Palavras-chave: dc.subjectEnsino de química-
Palavras-chave: dc.subjectComposto inorgânico-
Palavras-chave: dc.subjectMetal de transição-
Palavras-chave: dc.subjectEstrutura molecular (Química inorgânica)-
Palavras-chave: dc.subjectQuímica computacional-
Palavras-chave: dc.subjectComputational Chemistry-
Palavras-chave: dc.subjectTheoretical calculations-
Palavras-chave: dc.subjectTheoretical equilibrium structure-
Palavras-chave: dc.subjectExperimental equilibrium structure-
Palavras-chave: dc.subjectAb initio methods-
Palavras-chave: dc.subjectDensity functional theory-
Título: dc.titleEstruturas de equilíbrio de compostos inorgânicos com metais de transição da 1a série: avaliação de métodos ab initio e da teoria de funcionais de densidade-
Tipo de arquivo: dc.typeTrabalho de conclusão de curso-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

Não existem arquivos associados a este item.