Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: UM ESTUDO AB INITIO DAS PROPRIEDADES MOLECULARES DOS COMPLEXOS ENVOLVENDO DIMETILSULFÓXIDO E ÁCIDOS MONOPRÓTICOS LINEARES.
AUTORES: Ferreira da Cruz Santos, V. (UFPE) ; Bezerra de Lima, N. (UFPE)
RESUMO: Neste trabalho utilizamos cálculos ab initio de orbitais com método B3LYP/6-
31++G(d,p) para estudar como a formação da ligação de hidrogênio afeta as
propriedades energéticas, estruturais e vibracionais dos complexos envolvendo
dimetil sulfóxido (DMSO) e HX (X= -F, Cl e -CN), na proporção 1:1 (DMSO:HX) e na
proporção 1:2 (1 DMSO: 2 HX). Os resultados mostraram que os complexos formados
são estáveis energeticamente. Do ponto de vista das propriedades vibracionais,
observamos que para os complexos na proporção 1:2 há um acoplamento entre os
hidrogênios dos ácidos H-X, ocasionando dois modos vibracionais,o simétrico e o
assimétrico.
PALAVRAS CHAVES: ligações de hidrogênio; cálculos ab initio; ácidos monopróticos
INTRODUÇÃO: As ligações de hidrogênio são responsáveis por várias propriedades importantes,
como por exemplo, temperatura de ebulição e aumento na estabilidade energética
de sistemas químicos, como por exemplo, a água e o DNA, por conta disto ela é
amplamente estudada por vários ramos da ciência, como a química, a física e a
biologia. É bem conhecido que o processo de formação da formação das ligações de
hidrogênio pode ocasionar mudanças nas propriedades energéticas, estruturais e
espectroscópicas das moléculas envolvidas neste processo[1-2].
Neste trabalho estamos interessados em compreender como a formação da ligação de
hidrogênio afeta as propriedades energéticas, estruturais e vibracionais dos
complexos envolvendo dimetil sulfóxido (DMSO) e ácidos lineares monopróticos
(HX), no nosso caso: ácido fluorídrico (HF), ácido clorídrico (HCl) e ácido
cianídrico (HCN), na proporção 1:1 (dimetilsulfóxido:HX) e na proporção 1:2
(1 dimetilsulfóxido: 2 HX).
MATERIAL E MÉTODOS: Foram empregados cálculos ab initio de orbitais moleculares usando a teoria do
funcional de densidade (DFT)[3] com o funcional B3LYP[4] com o conjunto de
funções base 6-31++G(d,p) para otimização completa de geometria. Todos os cálculos
foram realizados utilizando o programa de química quântica computacional GAUSSIAN
2003.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Inicialmente calculamos as geometrias otimizadas dos complexos estudados neste
trabalho. É importante ressaltar que os complexos na proporção 1:2 podem ter
duas possíveis estruturas, sendo a primeira na forma de (Y), onde, as duas
ligações de hidrogênio ocorrem no átomo de oxigênio do DMSO, fazendo com que
esta molécula haja como ponte e a segunda possibilidade, de complexação no grupo
HX dos complexos DMSO˖˖˖HX, com X= F, Cl e CN. A tabela 1 apresenta, as
variações (δӷ) no comprimento das ligações H-X e S=O nos complexos com
proporção 1:1 e na tabela 2 mostramos estas variações nos complexos com
proporção 1:2. Através dos resultados, observamos que o comprimento das ligações
H-X e S=O são aumentadas após a formação da ligação de hidrogênio. A tabela 3
apresenta para todos os complexos estudados neste trabalho, os valores de
estabilidade energética com e sem correções. Em relação aos complexos na
proporção 1:1, o mais estável é o complexo envolvendo HF cuja energia de
estabilidade energética com correções ZPE e BSSE (ΔEZPE,BSSE) foi de 51,2
kJ.mol-1. Quando passamos a analisar os complexos na proporção 1:2, observamos
que o mais estável energeticamente é o complexo DMSO∙∙∙HF∙∙∙HF, cuja energia de
estabilidade energética com correções ZPE e BSSE (ΔEZPE,BSSE) foi de -107.5
kJ.mol-1. As tabelas 4 e 5 apresentam as mudanças nas propriedades vibracionais
dos estiramentos H-X após a complexação. Em todos os casos, observamos que as
frequências de infravermelho são deslocadas para menores valores e suas
correspondentes intensidades são aumentadas após a complexação. Finalmente,
observamos que para os complexos na proporção 1:2 possuem um acoplamento entre
os hidrogênios dos ácidos H-X, ocasionando a formação dos modos vibracionais
simétricos e assimétricos.
CONCLUSÕES: A partir dos cálculos realizados neste trabalho foi possível observar que para os
complexos na proporção 1:2 são possíveis dois tipos de estruturas, na primeira as
duas ligações de hidrogênio ocorrem no átomo de oxigênio do DMSO, e a segunda
estrutura, uma ligação de hidrogênio ocorre no átomo de oxigênio do DMSO e a outra
no HX dos complexos DMSO∙∙∙HX.
Também foi possível observar que os complexos são estáveis energeticamente, sendo
o mais estavel, aqueles envolvendo o DMSO com ácido flurídrico(HF). Para os
complexos na proporção 1:2 há um acoplamento entre os hidrogênios dos ácidos.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem a PROACAD, PROPESQ, UFPE, CNPQ e FACEPE pelo suporte
financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] Nascimento, R. X. D.; Belarmino, M. K. D. L.; Lima, N. B.D., Int. J. of Qua. Chem. 112, (2012) 3147–3151
[2] Lima, N. B.D.; Ramos, M. N., J. of Mol. Struct. 1008 (2012) 29–34.
[3] A.D. Becke, J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
[4] P. Geerlings, F. De Proft, W. Langenacker, Chem. Rev. 2003, 103,1793.