Estudo teórico de interações em complexos moleculares de CH4, N2 e CO com interesse astroquímico

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2018.Dada a grande quantidade de moléculas de N2, CH4 e CO em gelos espaciais presentes no espaço interestelar, bem como a suposta estabilidade da diazirinona, um composto formado da interação entre N2 e CO, foram estudadas as diferentes possibilidades de interações entre essas moléculas, formando sistemas complexos, por meio de métodos teóricos, com o intuito de melhor entendimento das interações entre essas moléculas. Os complexos entre esses gases que foram estudados são: N2...CO, N2...CH4, CH4....CO. Realizou-se a análise da estabilidade desses complexos, buscando entender a influência desses dímeros, associados à química pré-biótica. Para realizar essa análise, foram avaliadas as energias de interação e de formação, frequência vibracional e também as constantes espectroscópicas desses dímeros. Os cálculos foram feitos utilizando-se os métodos CCSD(T), a teoria de perturbação de Moller-Plesset de segunda ordem e a teoria do funcional de densidade, DFT, essa última utilizando-se diferentes funcionais. Dois conjuntos de funções de base foram usadas: aug-cc-pVDZ e aug-cc-pVQZ. O primeiro conjunto de bases foi usado para cálculos CCSD(T), devido ao alto custo de cálculos de frequências, enquanto que o segundo foi usado para a otimização dos sistemas. Os resultados obtidos neste trabalho auxiliaram em uma melhor compreensão do comportamento das moléculas de N2, CO e CH4, nos complexos estudados, Foi possível perceber uma correlação entre os resultados obtidos nos cálculos com um dos funcionais do método DFT, HCTH, quando comparados aos resultados obtidos pelos métodos CCSD(T) e MP2.Given the great amount of N2, CH4 and CO molecules on ice surface of interstellar systems and the suggested stability of diazirinone, a compound formed by the interaction between the molecules of N2 and CO, the different possibilities of interactions including these molecules were studied. The complex systems obtained from the interaction of these molecules were studied by means of theoretical methods in order to contribute to a better understanding of these interactions. The complex systems that have been studied in this work are: N2...CO, N2...CH4, and CH4...CO. Analysis of the stability of these complex were carried out, which is important to contribute to the understanding the influence of these dimers in Earth’s Prebiotic Chemistry. These analysis take into consideration include the formation and interaction energies, the vibrational frequency and also the spectroscopic constants of these dimers. We have used the CCSD(T), MP2 and DFT levels of theory. In the DFT we also used a variety of different functionals. Two basis sets were used: aug-ccpVDZ and aug-cc-PVQZ. The first one was used only for the CCSD(T) method, due to the large cost of frequency calculations, while the second one was used for the optimization of all studied systems. With the results obtained in this work we are able to have a better comprehension of the interaction regarding these molecules of N2, CO and CH4. We were able to notice a correlation between the results obtained from one of the DFT functionals, HCTH, when compared to the CCSD(T) e MP2 methods