Foram determinadas funções de variáveis como o número atômico e elementos da matriz de densidade que aproximam expoentes variacionalmente otimizados de bases mínimas de orbitais tipo-Slater de átomos em moléculas. Um dos conjuntos de funções corresponde à inclusão de correlação eletrônica (MP2) e potencial efetivo de caroço. No outro conjunto, tais efeitos não foram incluídos. Para a otimização variacional, foram utilizadas cerca de 400 moléculas, contendo átomos do hidrogênio ao argônio, cerca de 2200 expoentes (com potencial efetivo de caroço), e cerca de 3600 expoentes (sem potencial efetivo de caroço). Os orbitais tipo-Slater foram representados por expansões STO-8G. O erro médio na energia molecular devido ao uso dos expoentes aproximados para definir os orbitais atômicos é cerca de mil vezes menor que o erro correspondente devido ao uso da base mínima de orbitais tipo-Slater. / Functions of variables such as density matrix elements and atomic number that give approximate values of variationally optimized exponents for minimal basis sets of Slater-type orbitals were developed. One set of functions includes electronic correlation (MP2) and effective core potential. In the other set such effects are not included. Some 400 molecules, composed of atoms from hydrogen to argon, some 2200 exponents (with effective core potential), and some 3600 exponents (without effective core potential), were used in the variational optimization. Slater-type orbitals were represented by STO-8G expansions. The average molecular energy error due to the use of approximate exponents to define atomic orbitals is close to a thousand times smaller than the corresponding error due to the use of the minimal basis set of Slater-type orbitals.

Foram determinadas funções de variáveis como o número atômico e elementos da matriz de densidade que aproximam expoentes variacionalmente otimizados de bases mínimas de orbitais tipo-Slater de átomos em moléculas. Um dos conjuntos de funções corresponde à inclusão de correlação eletrônica (MP2) e potencial efetivo de caroço. No outro conjunto, tais efeitos não foram incluídos. Para a otimização variacional, foram utilizadas cerca de 400 moléculas, contendo átomos do hidrogênio ao argônio, cerca de 2200 expoentes (com potencial efetivo de caroço), e cerca de 3600 expoentes (sem potencial efetivo de caroço). Os orbitais tipo-Slater foram representados por expansões STO-8G. O erro médio na energia molecular devido ao uso dos expoentes aproximados para definir os orbitais atômicos é cerca de mil vezes menor que o erro correspondente devido ao uso da base mínima de orbitais tipo-Slater. / Functions of variables such as density matrix elements and atomic number that give approximate values of variationally optimized exponents for minimal basis sets of Slater-type orbitals were developed. One set of functions includes electronic correlation (MP2) and effective core potential. In the other set such effects are not included. Some 400 molecules, composed of atoms from hydrogen to argon, some 2200 exponents (with effective core potential), and some 3600 exponents (without effective core potential), were used in the variational optimization. Slater-type orbitals were represented by STO-8G expansions. The average molecular energy error due to the use of approximate exponents to define atomic orbitals is close to a thousand times smaller than the corresponding error due to the use of the minimal basis set of Slater-type orbitals.

Foram determinadas funções de variáveis como o número atômico e elementos da matriz de densidade que aproximam expoentes variacionalmente otimizados de bases mínimas de orbitais tipo-Slater de átomos em moléculas. Um dos conjuntos de funções corresponde à inclusão de correlação eletrônica (MP2) e potencial efetivo de caroço. No outro conjunto, tais efeitos não foram incluídos. Para a otimização variacional, foram utilizadas cerca de 400 moléculas, contendo átomos do hidrogênio ao argônio, cerca de 2200 expoentes (com potencial efetivo de caroço), e cerca de 3600 expoentes (sem potencial efetivo de caroço). Os orbitais tipo-Slater foram representados por expansões STO-8G. O erro médio na energia molecular devido ao uso dos expoentes aproximados para definir os orbitais atômicos é cerca de mil vezes menor que o erro correspondente devido ao uso da base mínima de orbitais tipo-Slater. / Functions of variables such as density matrix elements and atomic number that give approximate values of variationally optimized exponents for minimal basis sets of Slater-type orbitals were developed. One set of functions includes electronic correlation (MP2) and effective core potential. In the other set such effects are not included. Some 400 molecules, composed of atoms from hydrogen to argon, some 2200 exponents (with effective core potential), and some 3600 exponents (without effective core potential), were used in the variational optimization. Slater-type orbitals were represented by STO-8G expansions. The average molecular energy error due to the use of approximate exponents to define atomic orbitals is close to a thousand times smaller than the corresponding error due to the use of the minimal basis set of Slater-type orbitals.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5954.pdf: 27474055 bytes, checksum: eef4b5cada1fec33f5da8c25513efc8d (MD5) Previous issue date: 2014-01-28 / Motivated by increased consumption of abrasive grains and the need of the abrasive market to develop roughing, polishing and increasiling efficient cutting tools, this work aimed to understand the influence of titania in obtaining "blue fired" fused aluminum oxide. This is a material obtained from the brown fused aluminum oxide, which is subjected to a heat treatment and consequently gets higher physical properties than the conventional brown aluminum oxide sold. To ensure that the "blue fired" aluminum oxide acquires the physicochemical characteristics required by the market, it should have a blue color and a friability inferior than brown fused aluminum oxide. Given the strong market demand for this type of product, Elfusa Geral de Eletrofusão LTDA has been working on improving the technology for obtaining industrial scale "blue fired" aluminum oxide since 2009. In this context Elfusa proposed the Coordinator of Process Engineering and Development, Edmilson Ricelli dos Passos, a technological and systematic study on the production of "blue fired" aluminum oxide. Thus, this work discusses the process of electrofusion of bauxite to obtain the "blue fired" aluminum oxide, as well as a comparison of the mechanical properties of this material with conventional brown fused aluminum oxides. Both process variables as the influence of the chemical composition were analyzed during the study, using physical and chemical characterization techniques. It has been proved in this work that controlling for time, temperature and atmosphere variables is essential for the production of "blue fired" aluminum oxide. The blue coloration of the aluminum oxide is explained by electronic transition optical phenomena is the formation of aluminum titanate phase, as some explanations found in the technical literature state. / Motivado pelo aumento do consumo de grãos abrasivos e pela necessidade do mercado abrasivo em desenvolver ferramentas de desbaste, polimento e corte cada vez mais eficientes, este trabalho teve como objetivo entender a influência da titânia na obtenção do óxido de alumínio eletrofundido "blue fired". Este é um material obtido a partir do óxido de alumínio eletrofundido marrom, o qual é submetido a um tratamento térmico e por consequência adquire propriedades físicas superiores ao do óxido de alumínio marrom convencional comercializado. Para garantir que o óxido de alumínio blue fired adquira as características físico-químicas exigidas pelo mercado, o mesmo deve apresentar uma coloração azul e uma friabilidade inferior ao do óxido de alumínio eletrofundido marrom. Dada a forte procura do mercado por este tipo de produto, a Elfusa Geral de Eletrofusão LTDA vem desde 2009 trabalhando no aprimoramento da tecnologia para a obtenção em escala industrial do óxido de alumínio blue fired . Nesse contexto a Elfusa propôs ao Coordenador de Engenharia de Processo e Desenvolvimento, Edmilson Ricelli dos Passos, um estudo tecnológico e sistemático sobre a produção de óxido de alumínio blue fired . Desta forma, este trabalho aborda o processo de eletrofusão da bauxita até a obtenção do óxido de alumínio blue fired , assim como uma comparação das propriedades mecânicas deste material com os óxidos de alumínio eletrofundidos marrom convencionais. Tanto as variáveis de processo quanto a influência da composição química foram analisadas durante o trabalho, utilizando técnicas de caracterização físicas e químicas. Ficou provado nesse trabalho que o controle das variáveis tempo, temperatura e atmosfera são essenciais para a produção do óxido de alumínio blue fired . A coloração azul do óxido de alumínio é justificada por fenômenos óticos de transição eletrônica e não pela formação da fase titanato de alumínio, como algumas explicações encontradas na literatura técnica afirmam.

Nesta tese foi estudado um grupo de 28 compostos não-imidazólicos antagonistas do receptor H3 através de cálculos de orbitais moleculares utilizando os métodos de química quântica Austin Model 1, Hartree-Fock-Roothaan e Teoria do Funcional da Densidade com o objetivo de investigar possíveis relações entre descritores eletrônicos teóricos e as afinidades ligantes experimentais desses compostos (pKi). Observou-se nos resultados obtidos que as energias dos orbitais FERMOs (Frontier Effective-for-Reaction Molecular Orbitals) apresentam melhor correlação com os valores de pKi do que as energias dos orbitais de fronteira HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) e LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital). Além disso, verificou-se pelas análises de métodos multivariados PCA (Principal Componente Analysis) e HCA (Hierarchical Cluster Analysis) que um conjunto de quatro descritores foi capaz de separar os compostos em dois grupos distintos, o primeiro que apresenta valores de afinidades ligantes maiores e o segundo com menores valores de pKi. Esta separação foi possível com o uso dos seguintes descritores teóricos: energia do FERMO (εFERMO), carga derivada do potencial eletrostático no átomo de nitrogênio N1, índice de densidade eletrônica no átomo N1 (Σ(FERMO) ci2) e eletrofilicidade (ω\'). Estes descritores foram utilizados, posteriormente, para a construção de três equações de regressão pelo método PLS (Partial Least Squares). O melhor modelo de regressão gerou os seguintes parâmetros estatísticos Q2 = 0,88 e R2 = 0,927, obtidos com um conjunto treino e de validação externa de 23 e 5 moléculas, respectivamente. Logo após a avaliação da equação de regressão, juntamente com os valores dos descritores selecionados e outros não selecionados, foi sugerido que altos valores de energias dos FERMOs e de Σ(FERMO) ci2 em conjunto com baixos valores de eletrofilicidades e cargas extremamente negativas no átomo N1 são parâmetros relevantes para potencializar as afinidades ligantes de outros compostos a serem sintetizados, que apresentem estruturas químicas semelhantes às moléculas estudadas neste trabalho. Além disso, esses compostos podem ser considerados como doadores de elétrons e, logo, há uma grande probabilidade que tais moléculas interajam com o receptor histamínico H3 a partir de um processo de transferência de carga. / In this thesis, molecular orbital calculations were carried out on a set of 28 non-imidazole H3 antihistamine compounds using Austin Moldel 1, Hartree-Fock-Roothaan, and Density Functional Theory methods in order to investigate the possible relationships between electronic descriptors and binding affinity for H3 receptors (pKi). It was observed that the frontier effective-for-reaction molecular orbital (FERMO) energies were better correlated with pKi values than HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) energy values. Exploratory data analysis through hierarchical cluster (HCA) and principal component analysis (PCA) showed a separation of the compounds into two sets by using four descriptors, one grouping the molecules with high pKi values, the other gathering low pKi value compounds. This separation was obtained with the use of the following descriptors: FERMO energies (εFERMO), charges derived from the electrostatic potential on the nitrogen atom (N1), electronic density indexes for FERMO on the N1 atom (Σ(FERMO) ci2), and electrophilicity (ω\'). These electronic descriptors were used to construct three quantitative structure-activity relationship (QSAR) models through the Partial Least Squares Method (PLS). The best model generated Q2 = 0.88 and R2 = 0.927 values obtained from a training set and external validation of 23 and 5 molecules, respectively. After the analysis of the PLS regression equation, the values for the selected electronic descriptors and other descriptors, it is suggested that high values of FERMO energies and of Σ(FERMO) ci2, together with low values of electrophilicity and pronounced negative charges on N1 appear as desirable properties for the conception of new molecules which might have high binding affinity. Moreover, these molecules can be classified as electron donating compounds and have a great probability of interacting through a charge transfer process with the biological receptor H3.

Nesta tese foi estudado um grupo de 28 compostos não-imidazólicos antagonistas do receptor H3 através de cálculos de orbitais moleculares utilizando os métodos de química quântica Austin Model 1, Hartree-Fock-Roothaan e Teoria do Funcional da Densidade com o objetivo de investigar possíveis relações entre descritores eletrônicos teóricos e as afinidades ligantes experimentais desses compostos (pKi). Observou-se nos resultados obtidos que as energias dos orbitais FERMOs (Frontier Effective-for-Reaction Molecular Orbitals) apresentam melhor correlação com os valores de pKi do que as energias dos orbitais de fronteira HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) e LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital). Além disso, verificou-se pelas análises de métodos multivariados PCA (Principal Componente Analysis) e HCA (Hierarchical Cluster Analysis) que um conjunto de quatro descritores foi capaz de separar os compostos em dois grupos distintos, o primeiro que apresenta valores de afinidades ligantes maiores e o segundo com menores valores de pKi. Esta separação foi possível com o uso dos seguintes descritores teóricos: energia do FERMO (εFERMO), carga derivada do potencial eletrostático no átomo de nitrogênio N1, índice de densidade eletrônica no átomo N1 (Σ(FERMO) ci2) e eletrofilicidade (ω\'). Estes descritores foram utilizados, posteriormente, para a construção de três equações de regressão pelo método PLS (Partial Least Squares). O melhor modelo de regressão gerou os seguintes parâmetros estatísticos Q2 = 0,88 e R2 = 0,927, obtidos com um conjunto treino e de validação externa de 23 e 5 moléculas, respectivamente. Logo após a avaliação da equação de regressão, juntamente com os valores dos descritores selecionados e outros não selecionados, foi sugerido que altos valores de energias dos FERMOs e de Σ(FERMO) ci2 em conjunto com baixos valores de eletrofilicidades e cargas extremamente negativas no átomo N1 são parâmetros relevantes para potencializar as afinidades ligantes de outros compostos a serem sintetizados, que apresentem estruturas químicas semelhantes às moléculas estudadas neste trabalho. Além disso, esses compostos podem ser considerados como doadores de elétrons e, logo, há uma grande probabilidade que tais moléculas interajam com o receptor histamínico H3 a partir de um processo de transferência de carga. / In this thesis, molecular orbital calculations were carried out on a set of 28 non-imidazole H3 antihistamine compounds using Austin Moldel 1, Hartree-Fock-Roothaan, and Density Functional Theory methods in order to investigate the possible relationships between electronic descriptors and binding affinity for H3 receptors (pKi). It was observed that the frontier effective-for-reaction molecular orbital (FERMO) energies were better correlated with pKi values than HOMO (Highest Occupied Molecular Orbital) and LUMO (Lowest Unoccupied Molecular Orbital) energy values. Exploratory data analysis through hierarchical cluster (HCA) and principal component analysis (PCA) showed a separation of the compounds into two sets by using four descriptors, one grouping the molecules with high pKi values, the other gathering low pKi value compounds. This separation was obtained with the use of the following descriptors: FERMO energies (εFERMO), charges derived from the electrostatic potential on the nitrogen atom (N1), electronic density indexes for FERMO on the N1 atom (Σ(FERMO) ci2), and electrophilicity (ω\'). These electronic descriptors were used to construct three quantitative structure-activity relationship (QSAR) models through the Partial Least Squares Method (PLS). The best model generated Q2 = 0.88 and R2 = 0.927 values obtained from a training set and external validation of 23 and 5 molecules, respectively. After the analysis of the PLS regression equation, the values for the selected electronic descriptors and other descriptors, it is suggested that high values of FERMO energies and of Σ(FERMO) ci2, together with low values of electrophilicity and pronounced negative charges on N1 appear as desirable properties for the conception of new molecules which might have high binding affinity. Moreover, these molecules can be classified as electron donating compounds and have a great probability of interacting through a charge transfer process with the biological receptor H3.

Simulações de sais de carbonato fundidos pelo método de Dinâmica Molecular (MD) foram efetuadas com o modelo polarizável de cargas flutuantes (FC). O modelo de cargas flutuantes implementa os efeitos de polarização pelo método de Lagrangiano estendido, onde as variáveis extras são as próprias cargas parciais do íon poliatômico. O modelo FC foi parametrizado por meio de cálculos ab inito, aplicado ao ânion carbonato. Cálculos de Química Quântica ab initio foram utilizados para corroborar o modelo proposto para o ânion carbonato. Os sistemas investigados consistem em misturas de carbonatos alcalinos fundidos, Li2CO3/K2CO3, os quais são utilizados como eletrólitos em células a combustível. As simulações MD foram utilizadas para verificar o efeito da polarização dos ânions sobre a estrutura e dinâmica do líquido. Estudamos o efeito da inclusão de polarização sobre a condutividade do eletrólito. / Simulations of molten carbonate salts by the method of Molecular Dynamics (MD) have been performed with the fluctuanting charge (FC) model. The FC model implements the effect of polarization by using method of extended Lagrangian, where the extra variables are the partial charges of the poliatomic ion. The FC model was parametrized by ab inito calculations os a single carbonate anion. Quantum Chemistry calculations bave been used to corroborate the model for the carbonate anion. The investigated systems consist of alkaline carbonate mixtures, Li2CO3/K2CO3, which are used as electrolytes in fuel cells. MD simulations have been used to verify polarization effects on structure and dynamics of the liquid. We study the effect of including anion polarization on the condutivity of the electrolyte.

Simulações de sais de carbonato fundidos pelo método de Dinâmica Molecular (MD) foram efetuadas com o modelo polarizável de cargas flutuantes (FC). O modelo de cargas flutuantes implementa os efeitos de polarização pelo método de Lagrangiano estendido, onde as variáveis extras são as próprias cargas parciais do íon poliatômico. O modelo FC foi parametrizado por meio de cálculos ab inito, aplicado ao ânion carbonato. Cálculos de Química Quântica ab initio foram utilizados para corroborar o modelo proposto para o ânion carbonato. Os sistemas investigados consistem em misturas de carbonatos alcalinos fundidos, Li2CO3/K2CO3, os quais são utilizados como eletrólitos em células a combustível. As simulações MD foram utilizadas para verificar o efeito da polarização dos ânions sobre a estrutura e dinâmica do líquido. Estudamos o efeito da inclusão de polarização sobre a condutividade do eletrólito. / Simulations of molten carbonate salts by the method of Molecular Dynamics (MD) have been performed with the fluctuanting charge (FC) model. The FC model implements the effect of polarization by using method of extended Lagrangian, where the extra variables are the partial charges of the poliatomic ion. The FC model was parametrized by ab inito calculations os a single carbonate anion. Quantum Chemistry calculations bave been used to corroborate the model for the carbonate anion. The investigated systems consist of alkaline carbonate mixtures, Li2CO3/K2CO3, which are used as electrolytes in fuel cells. MD simulations have been used to verify polarization effects on structure and dynamics of the liquid. We study the effect of including anion polarization on the condutivity of the electrolyte.