Estudo teórico de propriedades moleculares e termodinâmicas do tetrahidrofurano e do tetrahidropirano

Abstract

Neste trabalho, propriedades moleculares e termodinâmicas dos líquidos tetrahidrofurano (THF) e tetrahidropirano (THP) e de suas misturas com água foram estudadas por meio de métodos quânticos (Hartree-Fock) e clássicos. Propriedades termodinâmicas tais como densidade e entalpia de vaporização dos líquidos puros e de suas misturas com água em várias proporções foram calculadas por meio de simulações de Monte Carlo. Funções de distribuição radial obtidas nessas simulações permitiram a análise estrutural das misturas, em especial a caracterização de ligações de hidrogênio. Também se calculou a energia livre de solvatação das moléculas, por meio do método da perturbação termodinâmica. Paralelamente, o método de Hartree-Fock foi utilizado para otimização de geometrias e obtenção de curvas de energia potencial dos dímeros THF-THF e THP-THP. O potencial de Lennard-Jones 6-12 foi ajustado a essas curvas por dois métodos distintos, o método de Powell e o algoritmo genético. Os novos parâmetros de Lennard-Jones ajustados foram utilizados em novas simulações de Monte Carlo. Além disso, a partir das curvas ajustadas, foram obtidas constantes espectroscópicas vibracionais dos dois dímeros. _________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

In this work, molecular and thermodynamic properties of tetrahydrofuran (THF) and tetrehydropyran (THP) and of their mixtures with water have been studied via quantum mechanic methods and classical methods. Thermodynamic properties such as density and vaporization enthalpy of the pure liquids and of their mixtures with water have been calculated by means of Monte Carlo simulations. Solvation free energy of both molecules has also been calculated by thermodynamic perturbation method. Parallelly, Hartree-Fock method was used to optimize geometries and to build potential energy curves of the dimmers THF-THF and THP-THP. Two distinct methods were used to fit Lennard-Jones potencial to those curves: Powell’s method and genetic algorithm. The fitted Lennard-Jones parameters were used in new Monte Carlo simulations of the liquids. Besides that, rovibrational spectroscopic constants and spectra were obtained from the fitted curves.