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Título: Efeito isotópico devido ao muônio nas taxas de transições quirais em complexos formados por peróxido de hidrogênio e gases nobres
Autor(es): Silva, Hugo Teolfe Felipe
Orientador(es): Gargano, Ricardo
Coorientador(es): Só, Yuri Alves de Oliveira
Assunto: Gases nobres
Quiralidade (Química)
Data de apresentação: 2022
Data de publicação: 27-Jun-2023
Referência: SILVA, Hugo Teolfe Felipe. Efeito isotópico devido ao muônio nas taxas de transições quirais em complexos formados por peróxido de hidrogênio e gases nobres. 2022. 73 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Física) — Universidade de Brasília, Brasília, 2022.
Resumo: O Peróxido de Hidrogênio tem sido um componente amplamente utilizado e estudado desde a sua descoberta, em 1818. Passando por aplicações na medicina até a geração de energia elétrica, o composto é rico em características atrativas para indústria e para a ciência. Uma das características importantes deste componente é sua quiralidade, sendo a molécula mais simples a apresentar esta propriedade. Em 2014 um estudo foi feito para caracterizar a superfície de energia potencial do Peróxido de Hidrogênio na presença de gases nobres. Em 2019, esse estudo foi continuado mostrando a taxa de transição entre conformações quirais do H2O2 puro e em complexos de H2O2-Ng (Ng = He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) em função da temperatura. No presente trabalho, apresentamos o efeito isotópico do Muônio (isótopo mais leve do átomo de hidrogênio) sobre as taxas de transição, isto é, investigamos as taxas de transição entre as conformações quirais do Mu2O2 puro e complexos com gases nobres Mu2O2-Ng (Ng = He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) em função da temperatura. As geometrias, energias e frequências, necessárias para o cálculo das taxas com e sem correções de tunelamento, foram calculadas no nível de cálculo e conjunto de funções de base MP2(full)/aug-cc-pVTZ como implementado no pacote computacional Gaussian 09 e os resultados foram tratados usando a Teoria do Estado de Transição (TST). Os resultados obtidos sugerem um aumento significativo para as taxas de transição. Para a TST convencional e com correção de Wigner, a 100 K, houve um aumento da ordem de 102 nas taxas de transição, entre conformações Cis e Trans e um aumento da ordem de 107 para a mesma transição com correção de Eckart. Para as transições do Poço Trans para o Poço Cis, a 100 K, houve um aumento da ordem de 101 para a taxa convencional e de 102 para a taxa com correção de Wigner. A correção de Eckart não convergiu para essas transições.
Abstract: Since it’s discovery in 1818, Hydrogen Peroxide has been a widely used and studied component. With a variety of applications from medical science to the possibility of generating energy through fuel cells, the component has appealing properties for the industry and for science. One of the important characteristics of Hydrogen Peroxide is its chyrality, it being the most simple component to possess such property. In 2014, a study was made to characterize the Potential Energy Surface of isolated Hydrogen Peroxide and in complexes with noble gases. In 2019, the study was complemented bringing the chiral rate of pure H2O2 and for the complexes H2O2-Ng (Ng = He, Ne, Ar, Kr, Xe and Rn) as a function of the temperature. In this study we consider the isotopic effect of Muonium (the lightest Hydrogen isotope) over this chiral rate, i.e. we investigate the chiral rate for pure Mu2O2 and for the complexes Mu2O2-Ng (Ng = He, Ne, Ar, Kr, Xe and Rn) as a function of the temperature. To do so we need the energies, frequencies and geometries of the systems, which were acquired through the computational package Gaussian 09, in the level MP2(full)/aug-cc-pVTZ. The results were than treated with Transition-state Theory, so we could obtain the conventional chiral rates as well as the ones corrected with Wigner and Eckart potentials. We obtained a significant increase for the chiral rates with Muonium. For transitions between Cis and Trans conformations, at 100 K, there was an increase of the order of 102 in the transition rates and an increase of the order of 107 for the same transition with Eckart correction. For the transitions between the Trans and Cis conformations there was an increase of the order of 101 for the conventional rate and of 102 for the Wigner-corrected rate. Eckart’s correction did not converge for these transitions.
Informações adicionais: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) — Universidade de Brasília, Instituto de Física, 2022.
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