Orientador: Rogério Custodio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T02:21:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rocha_CarlosMuriloRomero_M.pdf: 3181887 bytes, checksum: 92221d4d84e390412b4bdcfb0ae7e206 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: No presente trabalho o pseudopotencial CEP foi implementado na teoria G3(MP2)B3 e a adaptação denominada G3CEP(MP2)B3. Tal método foi aplicado no estudo de 247 entalpias padrão de formação, 104 energias de ionização, 63 afinidades eletrônicas, 10 afinidades protônicas e 22 energias de atomização de um conjunto de moléculas contendo elementos representativos do 2º, 3º e 4º períodos da tabela periódica, totalizando 446 dados termoquímicos. Os desvios absolutos médios, em relação aos dados experimentais, foram 1,60 kcal mol e 1,41 kcal mol para as teorias G3CEP(MP2)B3 e G3(MP2)B3, respectivamente, com reduções de 10-40% nos tempos de CPU com a implementação do pseudopotencial CEP. Além disso, a avaliação de outras propriedades tais como cargas atômicas, momentos de dipolo e energias de orbitais HOMO resultou em desvios absolutos médios, em relação ao método G3(MP2)B3 original, de 0,203 e, 0,044 D e 0,002 Eh, respectivamente. Outro objetivo do presente trabalho foi a aplicação do método G3CEP(MP2)B3 no estudo do mecanismo de nitração do fenol, em fase gasosa, promovida pelo eletrófilo NO2 . Tal avaliação mecanística evidenciou-nos a ocorrência de transferências eletrônicas do sistema p aromático ao íon nitrônio em etapas que precedem a formação do complexo-s, resultados que são convergentes à hipótese do mecanismo SET (Single Electron Transfer). Além do mecanismo de substituição eletrofílica aromática, o presente estudo evidenciou a ocorrência, em fase gasosa, de caminhos reacionais alternativos, através dos quais a transferência da espécie O ao sistema p aromático do fenol seria observada. As excelentes concordâncias entre a teoria G3CEP(MP2)B3 e os demais métodos Gn mais acurados (como G3(MP2)B3, G3CEP e G3) na previsão de barreiras de ativação, revelou-nos interessantes perspectivas quanto à aplicabilidade da teoria G3CEP(MP2)B3 na determinação mecanística de reações orgânicas, bem como na previsão acurada de barreiras rotacionais internas, frente a reduzidos custos computacionais / Abstract: In this work, the CEP (Compact Effective Potential) pseudopotential was adapted in the G3(MP2)B3 theory providing a theoretical alternative referred to as G3CEP(MP2)B3 for calculations involving second-, third-, and fourth-row representative elements. The G3CEP(MP2) B3 theory was applied in the study of 247 standard enthalpies of formation, 104 ionization energies, 63 electron affinities, 20 proton affinities and 22 atomization energies of a test set comprising 446 experimental energies. The total mean absolute deviation was 1.60 kcal mol for G3CEP(MP2)B3 theory against 1.41 kcal mol from all-electron G3(MP2)B3 calculations, with reductions of 10-40% in CPU time for the implemented theory. Furthermore, the assessment of other properties such as atomic charges, dipole moments and highest occupied molecular orbital (HOMO) energies resulted in mean absolute deviations, compared with those predicted by the original G3(MP2)B3 theory, of 0.203 e, 0.044 D and 0.002 Eh, respectively. In addition to the adaptation and assessment of G3CEP(MP2)B3 theory, the purpose of this work was also the application of the implemented theory in the study of phenol nitration mechanism, in gaseous phase, promoted by NO2 elepctrophile. The mechanistic evaluation at G3CEP(MP2)B3 level showed the occurrence of a single-electron-transfer step from aromatic p-system to the nitronium ion prior to the s-complex formation, in agreement with the SET (Single Electron Transfer) mechanism. Besides electrophilic aromatic substitution reaction, the present work provided insights into alternative reaction mechanisms through which O species are transferred to the phenol aromatic p-system. Excellent agreement between G3CEP(MP2)B3 theory and other more accurate Gn theories (for instance G3(MP2)B3, G3 and G3CEP) in predicting activation barriers showed that the implemented theory would be a useful tool in the study of reaction mechanisms and also for predicting internal rotational barriers with a significantly reduced computational cost / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Orientador: Rogério Custodio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T05:01:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Streit_Livia_D.pdf: 1852639 bytes, checksum: 1d6bd6190d21b329d992dfe5f74f8993 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O estudo de processos fotoeletrônicos, como energias de dupla ionização é de grante interesse teórico e experimental na área da física molecular. Cálculos e medidas experimentais de energias de dupla ionização e de energias de ligação de elétron envolvem o entendimento de correlação e relaxação eletrônica. A consideração de tais efeitos é indispensável para a obtenção de resultados precisos. No presente trabalho, tais processos fotoeletrônicos são estudados com métodos Pós-Hartree-Fock e Monte Carlo Quântico (MCQ). No último caso, o método foi adaptado de maneira a utilizar um tipo diferente de função de onda. A primeira parte desta tese envolve o estudo de energias de dupla ionização. O objetivo prinicipal é a análise do tipo de função de onda tentativa no método MCQ. Três diferentes formas foram estudadas: Uma função Hartree-Fock monodeterminante com uma função de correlação eletrônica explícita de Boys-Handy otimizada para a molécula; uma função CI multideterminante; e ainda, uma função de onda multideterminante construída a partir de orbitais de Dyson. Para obter a função de onda de Dyson, um extenso trabalho envolvendo estudo e programação do programa de cálculo de estrutura eletrônica Gaussian 09 foi necessário. A primeira parte da tese ainda envolve o estudo de energias de dupla ionização por métodos Interação de Configurações Multireferência MRCI e Gaussian-3 G3. Os resultados obtidos são comparados aos resultados obtidos por MCQ. A segunda parte da tese compreende o estudo de energias de ligação de elétron de complexos de gases nobres com o ânion Uracila. A coexistência de ânions em que o orbital singularmente ocupado apresenta características de um orbital de valência e de um orbital muito difuso é investigada através de análise de geometria e do cálculo de energias de afinidade eletrônica e de ligação de elétron dos complexos neutros e aniônicos / Abstract: The study of photoelectron processes such as double ionization energies has become a very interesting field in experimental and theoretical molecular physics. Calculation and experimental measure of double ionization energies and electron binding energies involve understanding of electron correlation and relaxation energies. Consideration of those effects are a requisite in order to predict precise values. In this work, those photoelectron processes are studied with post-Hartree-Fock and Quantum Monte Carlo (QMC) methods. In the latter case, the method was also modified to take in account a different type of wavefunction. The first part of this thesis is concerned with the study of double ionization energies. The main objective of this work is the analysis of the type of trial wavefunction in QMC method. Three different forms were studied: A single determinant Hartree-Fock function, with the Boys-Handy explicit electron correlation function optimized for the molecule; a multi-determinant CI wavefunction; and finally, a multi-determinant wavefunction built from Dyson orbitals. In order to obtain the Dyson wavefunction, an extensive work on studying and programming the electron structure package Gaussian 09 was necessary. The first part still comprises the study of double ionization energies with MRCI and G3 methods. The results thus obtained were compared to the QMC results. The second part of this thesis embraces the study of electron binding energies of uracil¿noble-gas complexes. The coexistence of valence and diffuse¿bound anions of U(Xe), suggested by experimental studies is investigated with geometry analysis and calculation of adiabatic electron affinities and vertical electron detachment energies of the neutral an anionic complexes / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências