Busca de Pontos Estacionários em Superfícies de Energia Potencial com Perspectivas em Reações Químicas: Teorias e Protocolos
Palavras-chave:
Estados de Transição. Superfície de Energia Potencial. Controle Cinético e Termodinâmico. Química Computacional.
Resumo
Nas últimas décadas existe uma grande quantidade de conhecimento sendo obtida através do entendimento de dinâmica de reações químicas. Neste artigo é apresentado alguns elementos básicos na procura de pontos estacionários em uma superfície de energia potencial (SEP). Também é mostrado algumas dificuldades na construção da SEP utilizando cálculos de estrutura eletrônica. Um notável gargalo se deve a caracterização de um estado de transição (ponto de sela), por isso, este trabalho propõe de maneira didática a identificação de um estado de transição por diferentes metodologias. Esperase que este guia corrobore para o avanço do entendimento de reações químicas para os alunos de graduação e pós-graduação que atuem nesta área e que também estimule estudantes de áreas transversais a vir aplicar estes procedimentos.
Referências
1. Roberto-Neto, O. Elementos da Dinâmica Química ao nível da Teoria Variacional do Estado de Transição com Correções Interpoladas. Química Nova 22, 737 (1999).
2. Van’t Hoff, J. H. Etudes de dynamique chimique. 1, (Muller, 1884).
3. Laidler, K. J. & King, M. C. The Development of Transition-State Theory. J. Phys. Chem. 87, 2657–2664 (1983).
4. Truhlar, D. G., Hase, W. L. & Hynes, J. T. Current status of transition-state theory. J. Phys. Chem. 87, 2664–2682 (1983).
5. Sanches-Neto, F. O., Coutinho, N. D. & Silva, V. A novel assessment of the role of the methyl radical and water formation channel in the CH3OH + H reaction. Phys. Chem. Chem. Phys. (2017).
6. Aquilanti, V., Coutinho, N. D. & Carvalho-Silva, V. H. Kinetics of low-temperature transitions and a reaction rate theory from non-equilibrium distributions. Phil. Trans. R. Soc. A 375, 20160201 (2017).
7. Eyring, H. The Activated Complex in Chemical Reactions. J. Chem. Phys. 3, 107–115 (1935).
8. Tolman, R. C. STATISTICAL MERCHANICS APPLIED TO CHEMICAL KINETICS. J. Am. Chem. Soc. 42, 2506–2528 (1920).
9. Peng, C. & Bernhard Schlegel, H. Combining synchronous transit and quasi-newton methods to find transition states. Isr. J. Chem. 33, 449–454 (1993).
10. Pechukas, P. Recent Developments in Transition State Theory. Berichte der Bunsengesellschaft für Phys. Chemie 86, 372–378 (1982).
11. Zewail, a H. Femtochemistry: Atomic-scale dynamics of the chemical bond. J.Phys.Chem. 104, 5660–5694 (2000).
12. Gaussian09, R. A. 1, MJ Frisch, GW Trucks, HB Schlegel, GE Scuseria, MA Robb, JR Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, GA Petersson et al., Gaussian. Inc., Wallingford CT (2009).
13. Shmidt, M. W., Baldrosge, K. K., Elbert, J. A. & Gordon, M. S. anothers General Atomic and Molecular Electronic Structure Systems. J. Comput. Chem 1347–1363 (1993).
14. Stewart, J. J. P. MOPAC: a semiempirical molecular orbital program. J. Comput. Aided. Mol. Des. 4, 1–103 (1990).
15. Neese, F. The ORCA program system. Wiley Interdiscip. Rev. Comput. Mol. Sci. 2, 73–78 (2012).
16. Li, G., Zhou, L., Li, Q.-S., Xie, Y. & Schaefer, H. F. The entrance complex, transition state, and exit complex for the F+ H2O→ HF+ OH reaction. Definitive predictions. Comparison with popular density functional methods. Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 10891–10895 (2012).
17. Evans, M. G. & Polanyi, M. Some applications of the transition state method to the calculation of reaction velocities, especially in solution. Trans. Faraday Soc. 31, 875–894 (1935).
18. Dennington, R., Keith, T., Millam, J. & others. GaussView, version 5. Semichem Inc., Shawnee Mission, KS (2009).
19. Hohenberg, P. & Kohn, W. Inhomogeneous Electron Gas. Phys. Rev. 136, B864--B871 (1964).
20. Kohn, W. & Sham, L. J. Self-consistent equations including exchange and correlation effects. Phys. Rev. 140, 1133–1138 (1965).
2. Van’t Hoff, J. H. Etudes de dynamique chimique. 1, (Muller, 1884).
3. Laidler, K. J. & King, M. C. The Development of Transition-State Theory. J. Phys. Chem. 87, 2657–2664 (1983).
4. Truhlar, D. G., Hase, W. L. & Hynes, J. T. Current status of transition-state theory. J. Phys. Chem. 87, 2664–2682 (1983).
5. Sanches-Neto, F. O., Coutinho, N. D. & Silva, V. A novel assessment of the role of the methyl radical and water formation channel in the CH3OH + H reaction. Phys. Chem. Chem. Phys. (2017).
6. Aquilanti, V., Coutinho, N. D. & Carvalho-Silva, V. H. Kinetics of low-temperature transitions and a reaction rate theory from non-equilibrium distributions. Phil. Trans. R. Soc. A 375, 20160201 (2017).
7. Eyring, H. The Activated Complex in Chemical Reactions. J. Chem. Phys. 3, 107–115 (1935).
8. Tolman, R. C. STATISTICAL MERCHANICS APPLIED TO CHEMICAL KINETICS. J. Am. Chem. Soc. 42, 2506–2528 (1920).
9. Peng, C. & Bernhard Schlegel, H. Combining synchronous transit and quasi-newton methods to find transition states. Isr. J. Chem. 33, 449–454 (1993).
10. Pechukas, P. Recent Developments in Transition State Theory. Berichte der Bunsengesellschaft für Phys. Chemie 86, 372–378 (1982).
11. Zewail, a H. Femtochemistry: Atomic-scale dynamics of the chemical bond. J.Phys.Chem. 104, 5660–5694 (2000).
12. Gaussian09, R. A. 1, MJ Frisch, GW Trucks, HB Schlegel, GE Scuseria, MA Robb, JR Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, GA Petersson et al., Gaussian. Inc., Wallingford CT (2009).
13. Shmidt, M. W., Baldrosge, K. K., Elbert, J. A. & Gordon, M. S. anothers General Atomic and Molecular Electronic Structure Systems. J. Comput. Chem 1347–1363 (1993).
14. Stewart, J. J. P. MOPAC: a semiempirical molecular orbital program. J. Comput. Aided. Mol. Des. 4, 1–103 (1990).
15. Neese, F. The ORCA program system. Wiley Interdiscip. Rev. Comput. Mol. Sci. 2, 73–78 (2012).
16. Li, G., Zhou, L., Li, Q.-S., Xie, Y. & Schaefer, H. F. The entrance complex, transition state, and exit complex for the F+ H2O→ HF+ OH reaction. Definitive predictions. Comparison with popular density functional methods. Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 10891–10895 (2012).
17. Evans, M. G. & Polanyi, M. Some applications of the transition state method to the calculation of reaction velocities, especially in solution. Trans. Faraday Soc. 31, 875–894 (1935).
18. Dennington, R., Keith, T., Millam, J. & others. GaussView, version 5. Semichem Inc., Shawnee Mission, KS (2009).
19. Hohenberg, P. & Kohn, W. Inhomogeneous Electron Gas. Phys. Rev. 136, B864--B871 (1964).
20. Kohn, W. & Sham, L. J. Self-consistent equations including exchange and correlation effects. Phys. Rev. 140, 1133–1138 (1965).
Publicado
2018-01-02
Como Citar
S. Neto, F. O., Machado, H. G., Sousa, G. G., Vaz, E. C., Carvalho-Silva, V. H., & Silva, Y. S. (2018). Busca de Pontos Estacionários em Superfícies de Energia Potencial com Perspectivas em Reações Químicas: Teorias e Protocolos. Revista Processos Químicos, 12(23), 47-53. https://doi.org/10.19142/rpq.v12i23.425
Seção
Artigos Gerais
Copyright (c) 2005 Revista Processos Químicos
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
