Correlations between spectroscopic constantes, thermodynamic properties and solubility of c60 fullerene in alkanes

O estudo da solubilidade dos fulerenos é de fundamental importância tendo em vista a possibilidade de sua aplicação nas mais diversas áreas. O presente trabalho se dedica a investigação da solubilidade do fulereno C60 em alcanos. O sistema formado pelo fulereno e o solvente foi considerado uma aproximação de um sistema diatômico. Para a descrição do potencial da parte eletrônica foi utilizada a função analítica de Rydberg. As constantes espectroscópicas foram obtidas por duas metodologias distintas, o método de Dunham e o método da Representação da Variável Discreta. Através das constantes espectroscópicas são calculadas as propriedades termodinâmicas pela função de partição. Foi realizado a análises das propriedades espectroscópicas e termodinâmicas para os sistemas C60-metano, C60-propano, C60-pentano, C60-heptano, C60-nonano, C60 undecano e C60-tridecano. Para uma maior confiabilidade dessas análises, foram investigados alguns funcionais e conjunto de bases para os cálculos de estrutura eletrônica. Também foi investida qual a configuração do sistema é mais sugerida. Os valores calculados para a energia de dissociação demonstram uma tendência de aumento de acordo com o aumento do número de átomos do sistema. As constantes espectroscópicas calculadas através do método de Dunham e método da Representação da Variável Discreta apresentam uma satisfatória concordância. A variação da entropia para os sistemas analisados apresenta valor inferior ao valor da variação da entalpia, atrás dessa análise pode-se afirmar que as propriedades termodinâmicas obtidas demonstram que a espontaneidade é influenciada principalmente pela variação da entalpia. Foi observado ainda que a variação da entalpia seja governada pela variação de energia do sistema e que a maior contribuição relativa para a variação de energia é fornecida pelos valores da energia de dissociação. Para finalizar o trabalho foi realizada a análise da solubilidade versus parâmetros espectroscópicos e termodinâmicos. Tal análise indica correlação entre solubilidade, constantes espectroscópicas e propriedades termodinâmicas.The fullerenes solubility studies is it of fundamental importance in view of the possibility of their application in the most diverse areas. The present work is dedicated to investigate the solubility of C60 fullerene in alkanes. The system formed by the fullerene and the solvent was considered an approximation of a diatomic system. The Rydberg analytical function was used to describe the potential of the electronic part. The spectroscopic constants were obtained by two different methodologies, the Dunham method and the Discrete Variable Representation method. Through the spectroscopic constants the thermodynamic properties are calculated by the partition function. Analyzes of the spectroscopic and thermodynamic properties for the C60-methane, C60-propane, C60-pentane, C60-heptane, C60-nonane, C60-undecane and C60-tridecane systems were carried out. For a greater reality from these analyzes, was investigated some functional and bases sets for the electronic structure calculations. It was also investigated which system configuration its most suggested. The calculated values ​​for the dissociation energy showed tendency to increase as the number of atoms in system. The spectroscopic constants calculated by the Dunham method and the Discrete Variable Representation method present satisfactory agreement. The entropy variation for the analyzed systems has a value lower than the enthalpy change, behind this analysis can affirmed that the thermodynamic properties obtained show that the spontaneity is influenced mainly by the enthalpy variation. It was also observed that the enthalpy change is governed by the energy variation of the system and that the largest relative contribution to the energy variation is provided by the dissociation energy values. To finish the work was done the solubility analysis was carried out versus spectroscopic and thermodynamic parameters. Such analysis indicates correlation between solubility, spectroscopic constants and thermodynamic properties.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPE