Classical-quantum study of hydrogen bonds in liquid medium: pyridine in aqueous solution

A compreensão das interações que ocorrem em sistemas líquidos é interessante em Física, Química e Biologia. Porém, é difícil investigar teoricamente sistemas em fase líquida, devido às flutuações térmicas e à grande variedade de estruturas supermoleculares que caracterizam um líquido a uma dada temperatura. A metodologia S-MC/MQ permite o tratamento de sistemas em fase líquida, através de um procedimento sequencial, onde primeiramente o sistema é tratado por métodos clássicos, através de simulação Monte Carlo. Posteriormente, as estruturas estatisticamente descorrelacionadas são tratadas por métodos de mecânica quântica. A metodologia sequencial tem a vantagem de todas as informações estatísticas sejam obtidas antes da realização de cálculos quânticos. Neste trabalho investigamos as ligações de hidrogênio no aglomerado mas obtido do líquido composto de uma molécula de piridina e 400 moléculas água a T=300K. Analisamos a energia da ligação de hidrogênio e o momento de dipolo do aglomerado piridina-água. Nossos resultados obtidos em nível MP2/6-31+G*, com correção de counterpoise para o erro de superposição de base, mostram que a energia de ligação é mais fraca no líquido, e corresponde a 2/3 da energia do aglomerado otimizado. Para o momento de dipolo, obtivemos que o momento de dipolo do aglomerado piridina-água no líquido é menor que no aglomerado otimizado. O valor médio total para o momento de dipolo usando as estruturas do líquido é 93% do valor calculado dee 5.071D para o aglomerado otimizado. A cooperatividade do momento de dipolo é analisada usando o modelo de soma vetorial para o momento de dipolo de sistemas que interagem pela ligação de hidrogênio. A metodologia S-MC/MQ é um procedimento eficiente para tratar líquidos moleculares, proporcionando a possibilidade de investigações teóricas futuras para outros sistemas.Classical-quantum study of hydrogen bonds in liquid medium: pyridine in aqueous solutio