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Previous issue date: 2013-12-16 / CNPq - Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Carbon dioxide (CO2) is one of the most well-known and commonly used molecules
in the scientific world as well as in human society, in general. It is present everywhere from
the interstellar space to the ocean waters. It is present in plants, in human blood and also in
industrial refrigerants. As a greenhouse gas, it absorbs the infrared radiation emitted by the
earth which causes the increase in the atmospheric temperature. So, the study of
intermolecular interactions between the molecules of CO2 with itself and other molecules is
one of the most important and current research topics in molecular physics and quantum
chemistry. Several experimental studies, mainly with spectroscopy of dimers and trimers of
CO2 have been performed in recent decades. However, the number of theoretical works on
clusters of CO2 is much lower compared to experiments. In this regard it is of great
importance to have information on intermolecular interactions and spectroscopic properties of
molecular systems containing CO2. With this motivation, we study intermolecular interactions
with CO2 with itself as well as with water (H2O) , carbonic acid (H2CO3) and methanol
(CH3OH) forming dimers, trimers and tetramers through van der Waals type intermolecular
interactions using the method of Density Functional Theory (DFT) . These clusters can be
represented by (CO2)n + X , where n = 1, 2, 3 and X = H2O, CH3OH, CO2 and H2CO3. Four
different quantum chemical models formed by various combinations of different Gaussian
basis sets and DFT functionals have been used to optimize the molecular geometries and to
calculate the minimum of the potential energy surface of each homogeneous and
heterogeneous CO2 cluster. The models are: B3LYP/6-311++G(d,p), B3LYP/aug-cc-pVDZ,
BHandHLYP/6-311++G (d,p), BHandHLYP/aug-cc-pVDZ. The presence of intermolecular
van der Waals interactions and the formation of hydrogen bonds introduce changes in
structural energetics as well as in electrical and spectroscopic properties. In this work, we
present a systematic analysis of the changes in the structural and energetic properties
(formation of hydrogen bond, binding energies), electric properties (dipole moment, average
polarizability) and spectroscopy of several clusters of CO2 in the gas phase. / Dióxido de carbono (CO2) é uma das moléculas mais conhecidas e utilizadas tanto no
mundo científico quanto na sociedade em geral. Ela está presente em todo lugar desde o
espaço interestelar até nas águas dos mares. Ela está presente nas plantas, no sangue humano e
também nos refrigerantes industrializados. Como um gás de estufa, ela absorve a radiação
infravermelha emitida pela terra que causa o aumento da temperatura terrestre. Por isso, o
assunto de interações intermoleculares entre as moléculas de CO2 com CO2 e também outras
moléculas é um dos mais importantes e atual na pesquisa de física molecular e química
quântica. Vários trabalhos experimentais, principalmente com espectroscopia dos dímeros e
trímeros de CO2 já foram feitos nas últimas décadas. O número de trabalhos teóricos sobre
aglomerados de CO2 é bastante inferior em comparação com experimental. A respeito disso é
de grande importância ter informações sobre interações intermoleculares e propriedades
espectroscópicas de sistemas moléculares contendo CO2. Com esta motivação, estudamos
interações intermoleculares com o próprio CO2, com a água (H2O), ácido carbônico (H2CO3)
e metanol (CH3OH) formando dímeros, trímeros e tetrâmeros estabilizados pelas interações
intermoleculares tipo Van der Waals usando o método da Teoria de Funcional da Densidade
(DFT). Esses aglomerados podem ser representados por ( ) , onde e
H2O, CH3OH, H2CO3 e CO2. Diferentes bases gaussianas e funcionais da DFT formam os
seguintes modelos utilizados para otimizar as geometrias de aglomerados homogênios e
heterogênios de CO2 e cálculo de superfície de potencial mínima: B3LYP/6-311++G(d,p),
B3LYP/aug-cc-pVDZ, BHandHLYP/6-311++G(d,p), BHandHLYP/aug-cc-pVDZ. A
presença de interações intermoleculares de Van der Waals e a formação de ligação de
hidrôgenio mudam as propriedades estruturais, energéticas, elétricas e espectroscópicas. Neste
presente trabalho, apresentamos uma análise sistemática sobre as variações de propriedades
estruturais e energéticas (energia da ligação, ponte de hidrogênio) e elétricas (momento
dipolo, polarizabilidade média) nos vários aglomerados de CO2 em fase gasosa.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:http://localhost:tede/4371 |
| Date | 16 December 2013 |
| Creators | Souza, Marcílio Bárcry |
| Contributors | Chaudhuri, Puspitapallab |
| Publisher | Universidade Federal do Amazonas, Programa de Pós-graduação em Física, UFAM, Brasil, Instituto de Ciências Exatas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFAM, instname:Universidade Federal do Amazonas, instacron:UFAM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 1842481183590694693, 600 |
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