ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Química Tecnológica
Autores
Nascimento, S.Q. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ) ; Gomes, I.L.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ) ; Pereira, K.A. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ)
Resumo
Melhorar a compreensão que os alunos do Ensino Superior tem sobre a Química Quântica é um desafio enorme para os professores, mas por meio de métodos computadocionais essas barreiras têm sido ultrapassadas. As novas tecnologias de informação e comunicação (NTIC) tem sido de grande ajuda para estimular o aluno ao aprendizado. Os programas utilizados na Química Computacional realizam um papel importante nessa tarefa, tornando mais simples a visualização de vários fenômenos químicos que anteriormente pareciam difíceis de serem entendidos. Neste trabalho, Descrevemos o método de mecânica molecular que foi empregado na procura da conformação mais estável do etano identificando os ângulos diedros e mostrando que a química computacional é eficaz na compreensão da quimica.
Palavras chaves
Química computacional; Análise conformacional; Química quântica
Introdução
A Química Computacional é de fundamental importância para o estudo e compreensão da química quântica, já que esta área tem por base a abordagem de conceitos abstratos que são, na maioria das vezes, não intuitivos. Com o uso dos recursos computacionais podemos desenvolver mais facilmente o estudo de compostos químicos utilizando a modelagem molecular, pois a mesma emprega um grande conjunto de métodos, que de modo sistemático visa facilitar e otimizar o processo de desenvolvimento de compostos orgânicos e inorgânicos. A modelagem molecular, por sua, vez fornece informações importantes para a obtenção de propriedades específicas de uma molécula, que ajudam na compreensão da análise conformacional de vários compostos fornecendo assim uma melhor compreensão dos assuntos que envolvem as moléculas, pois facilita a visualização dessas moléculas em níveis tridimensionais. O ensino da química quântica tem se mostrado de forma deficiente. Uma das ferramentas de grande necessidade no ensino e aprendizagem da química quântica é a utilização de ferramentas computacionais, essas ferramentas podem ser utilizadas para a construção de uma visão mais perceptiva do cotidiano fazendo assim com que o graduando tenha uma maior reflexão do que o cerca, fornecendo assim suporte para o engajamento de profissionais mais competentes possibilitando a visualização de modelos que explicam fenômenos microscópicos e oferecendo aos professores e graduandos oportunidades para reflexão e revisão de conteúdos.
Material e métodos
O método utilizado para calcular a melhor conformação para a molécula de etano, a partir da barreira rotacional otimizando a molécula, foi no Software HyperChem utilizando o método da Mecânica molecular (MM), e foi realizado em um notebook com sistema operacional Windows 8 SL com processador Dcore 847.1 1.1GHZ e memória de 2GB esse método é capaz de calcular a estrutura e a energia das moléculas com base nos movimentos dos núcleos. Neste caso, assumimos que os elétrons encontrarão uma distribuição ótima, uma vez que as posições dos núcleos são conhecidas. Esta ideia é baseada na aproximação de Born-Oppenheimer, a qual estabelece que os núcleos são mais pesados e, portanto, movem-se mais lentamente do que os elétrons. Assim, pode-se admitir que a mecânica molecular trata a molécula como uma coleção de esferas conectadas por molas, onde as esferas representam os núcleos e as molas representam as ligações.
Resultado e discussão
O estudo teve início com a descoberta
da conformação mais estável para a
molécula do etano. Com base nos
cálculos realizados para a molécula de
etano foi
possível verificar a estabilidade das
conformações através dos cálculos de
barreira rotacional. A Figura 1 mostra
a barreira rotacional encontrada como
também as conformações de máximo e
mínimo de energia encontrado em cada
etapa da
barreira. Com isso foi possível
perceber que a conformação eclipsada é
desfavorável devido às repulsões entre
as nuvens eletrônicas dos átomos. Na
conformação alternada há um máximo de
afastamento entre os átomos,
favorecendo a
estabilidade desta conformação.
Através dos programas os
graduandos podem perceber a
conformação, a geometria
e como essa geometria interfere nas
propriedades da molécula sendo o
programa
uma peça fundamental caracterizando de
forma eficaz uma melhor compreensão
dos
conceitos desenvolvidos em sala de
aula.
Tabela 1 Valores das energias dos
confôrmeros de etano para cada ângulo
Ângulo de Rotação
O gráfico mostra que as melhores conformações são aquelas com os angulos 60,180,300.
Tabela 1 Valores das energias dos confôrmeros de etano para cada ângulo
Conclusões
Durante o Desenvolvimento desse projeto foi necessário o domínio da química bem como da informática em conjunto para melhorar a compreensão no estudo para a verificação da conformação mais estável para a molécula de etano. Foi necessária a utilização de vários cálculos químicos entre eles: barreira rotacional, e otimização de geometria molecular. Apesar da dificuldades o programa se mostrou eficaz para o ensino da química, aproximando cada vez mais os estudantes ao mundo microscópico através do computador.
Agradecimentos
Referências
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SOLOMONS, T.W. Graham; Fryhle, Craig B. Química Orgânica, vol. 1 e 2. 9 ed. LTC, 2009.
Zanon, L. B. e Palharini, E. M.; A química no ensino fundamental de ciências. Revista Química Nova na Escola, n. 2, p.15- 18, nov. 1995.
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