Termoquímica computacional: en la búsqueda de la precisión química

Introducción: La termoquímica computacional es un campo de gran interés por sus diversas aplicaciones en diferentes campos de la química. En la actualidad, con el avance en el desarrollo de los supercomputadores se pueden emplear diversas metodologías que emplean cálculos de estructura electrónica para estimar valores termodinámicos con errores ~ 1,0 kcal/mol en comparación con los datos experimentales. Metodología: En este artículo se describen brevemente los principales métodos compuestos empleados en la termoquímica computacional como la serie de Petersson, los métodos Weizmann, el modelo HEAT y con especial énfasis en las teorías Gaussian-n. Aplicaciones: Diversas aplicaciones de la termoquímica computacional se presentan en este trabajo tales como el estudio de la reactividad y las estabilidades de nuevos derivados de compuestos químicos con potencialidades como fármacos, estudios de contaminantes en la química de la atmosfera donde se estiman valores importantes de entalpias de formación sobre compuestos derivados del gas de efecto invernadero SF6, estudios de compuestos derivados del petróleo de potencial importancia como nuevos combustibles y el desarrollo de explosivos con estimaciones energéticas de las entalpias de disociación de enlace y de combustión de nuevos compuestos orgánicos. Conclusiones: La termoquímica computacional es una herramienta actual para resolver problemas de la química donde la experimentación es difícil y con un alto costo económico. Se espera en un futuro que esta área desarrolle nuevos métodos y códigos computacionales que permitan estudiar sistemas moleculares de gran tamaño importantes en otras áreas de las ciencias como la física, la biología, ciencias de los materiales, entre otros.

Introdução: A termoquímica computacional é uma área de grande interesse devido às suas diversas aplicações em diferentes campos da química. Hoje em dia, com o avanço no desenvolvimento de supercomputadores, várias metodologias podem ser utilizadas que utilizam cálculos de estrutura eletrônica para estimar valores termodinâmicos com erros de ~ 1,0 kcal/mol em comparação com os dados experimentais. Metodologia: Este artigo descreve resumidamente os principais métodos compostos usados em termoquímica computacional, como a série Petersson, os métodos de Weizmann, o modelo HEAT e com especial ênfase nas teorias Gaussianas-n. Aplicações: Várias aplicações da termoquímica computacional são apresentadas neste trabalho tais como o estudo da reatividade e estabilidades de novos derivados de compostos químicos com potencial como drogas, estudos de poluentes em química atmosférica onde valores importantes de entalpias são estimados de treinamento em compostos derivados do gás de efeito estufa SF6, estudos de compostos derivados do petróleo com potencial importância como novos combustíveis e o desenvolvimento de explosivos com estimativas energéticas das entalpias de dissociação de ligações e combustão de novos compostos orgânicos. Conclusões: A termoquímica computacional é uma ferramenta atual para resolver problemas de química onde a experimentação é difícil e com alto custo econômico. Espera-se que no futuro esta área desenvolva novos métodos e códigos computacionais que permitam estudar grandes sistemas moleculares importantes em outras áreas da ciência como física, biologia, ciência dos materiais, entre outras.

SUMMARY Introductión: Computational thermochemistry is an area of great interest for its various applications in many different fields of chemistry. With the increase of the computational power readily available, it is currently possible to use various calculation based on the electronic structure methods for estimate thermodynamic properties with an error on the order of ~1.0 kcal/mol, which is comparable to experimental values. Methodology: In this work we briefly describe the main composite methods such as Petersson series, the Weizmann methods the HEAT model and with special focus on the Gaussian-n theories. Applications: Various applications of computational thermochemistry are presented in this work such as the study of reactivity and stabilities of new derivatives of chemical compounds with potential use as drugs, studies of pollutants in atmospheric chemistry where important values of enthalpies are estimated of training on compounds derived from the greenhouse gas SF6, studies of compounds derived from petroleum of potential importance as new fuels and the development of explosives with energy estimates of the enthalpies of bond dissociation and combustion of new organic compounds. Conclusions: Computational thermochemistry is a current tool to solve chemistry problems where experimentation is difficult and with a high economic cost. It is expected in the future that this area will develop new methods and computational codes that allow studying large molecular systems important in other areas of science such as physics, biology, materials science, among others.

Isomerización dll 1-ciclohexiloctano en zeolitas h-zsm-22 y h-y / 1-cyclohexyloctane isomerizationinto h-zsm-22 and h-yzeolites / Isoerizacáo de 11-ciclohexiloctano na zeólitas h-zsm-22 yh-y

En este trabajo se presentan los resultados de la evaluación energética de los intermediarios de la isomerización del 1-ciclohexiloctano en dos etapas. La primera etapa corresponde a la isomerización del 1-ciclohexiloctano en fase gaseosa vía carbocationes clásicos, usando el nivel de teoría DFT/B3LYP y conjunto de funciones base 6-31G. En la segunda etapa se desarrolló la coordenada de reacción de la isomerización del 1-ciclohexiloctano en presencia de zeolitas acidas H-ZSM-22 y H-Y empleando el método ONIOM, usando los niveles de teoría B3LYP/ 6-31G:UFF. Los resultados muestran diferencias significativas entre las reacciones en fase gaseosa y condensada. Estas diferencias ponen de manifiesto la influencia del confinamiento cuántico que sufren las moléculas al interior de los sistemas microporosos del tipo zeolitas.

We studied the isomerization mechanism of 1-cycle-hexyloctane either in gas phase or inside zeolites using quantum models. In the gas phase the reaction was simulated following the classical scheme via carbocations. On the other hand, the isomerization reaction was modeled with 1-cycle-hexyloctane inside HZSM-22 and H-Y acid zeolites (condensed phase). We used the ONIOM(B3LYP/6-31G: UFF) hybrid method to study such behavior in both zeolites. Our results show that the reaction follows different pathways when the simulations are performed either in gas phase or within the zeolites pores. Such differences show the importance of quantum confinement inside microporous materials.

Neste trabalho foram desenvolvidos os mecanismos das reacção de isomerização de 1-ciclo-hexil-octano através de duas etapas. Na primeira etapa, a reação foi realizada como carbocátions clasicos, utilizando-se o método DFT/B3LYP e as funções básicas 6-31G. Na segunda, a reação de isomerização de 1-ciclo-he-xil-octano foi estudou em zeolites ácido H-ZSM-22 e H-Y utilizando-se o método híbrido ONIOM o nível B3LYP e funções básicas 6-31G.

Estudio teóricoppara evaluar la conductividad dl polifurano y el efecto de loss sustituyentes sobre la cadena polimérica / Theoretcal studyy to evaluate polyfuranelectrical conductivity and thee substituent effects on the polymeri cchain / Estud teorico paara avaliar a conductvidade do polifurano o e efeitoo dos substituintes sobre a cadeia polmmerica

Una serie de oligómeros de furano y furano sustituido fueron estudiados desde el punto de vista teórico con el objeto de conocer las propiedades electroconductoras de estos compuestos, y su respectiva extrapolación a polímeros, aprovechando la capacidad de la química computacional para proponer y diseñar nuevos materiales y sus posibles propiedades. Se relacionaron las propiedades electrónicas de estos oligómeros tales como la afinidad electrónica (AE), el potencial de ionización (PI), el band-gap (HOMOLUMO), y la relación de éstos con la conductividad; además, se demostró cómo cambia la longitud de los enlaces de los oligómeros al estar cargados; la longitud de los oligómeros de estudio fuer de dos, cuatro, seis y ocho anillos. En este estudio se realizaron cálculos a niveles AM1 y DFT/B3LYP/6-31G (d).

DFT/B3LYP/6-31G (d) calculations were carried out on a series of molecules of furan and substituted furan to observe the type of variables that affect the conductivity of these molecules. In order to propose and design new molecules and its possible properties. The Ionization potential (IP), band-gap (HOMO-LUMO), electronic affinity (EA), was related with its conductivity. It was also shown how change the length of the olygomers bond when the number of the rings is changed from two to four, six and eight.

Uma serie de oligômeros de furano y furano substituido foram estudados teoricamente com a intenção de conhecer as propriedades electro-conductoras desses compostos e sua respectiva extrapolação a polímeros, aproveitando a capacidade da química computacional para propor e desenhar novos materiais e suas possíveis propriedades. Relacionaram-se as propriedades eletrônicas destes oligômeros, tais como a afinidade eletrônica (AE), o potencial de ionização (PI), o band-gap (HOMO-LUMO) e a relação destes com a condutividade, também se demostrou a mudança do comprimento das ligações dos oligômeros ao estar carregados, o comprimento dos oligômeros em estudo foram de dois, quatro, seis e oito anéis. Em este estudo realizaram-se cálculos a níveis AM1 e DFT/B3LYP/6-31G (d).