Estudos de propriedades termodinâmicas e estruturais dos líquidos etilenoglicol e glicerol utilizando simulação computacional.

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Arruda Sobrinho, Aparecido de
Data de Publicação: 2003
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/6088
Resumo: Ethylene glycol and glycerol are molecular liquids with many internal degrees of freedom. Rotations along specific chemical bonds allow the formation of intramolecular hydrogen bonding, leading to several stable conformational possibilities. Due to the capability of these liquids to form one or more hydrogen bonding with appropriate solutes, they have been used to verify the influences of these bonds in the conformational and thermodynamics properties of molecules. The studies were performed using Molecular Dynamics methodology implemented in the TINKER package. A combination of the force fields OPLS-AA (Optimized Potential for Liquid Simulations-All Atoms) and AMBER was used to represent molecular interactions. Structural and thermodynamic properties of liquid ethylene glycol in the ensemble NpT at temperatures of 265 K, 300 K, 350 K and 465 K and 1.0 atm were calculated. The same study was performed for glycerol at temperatures of 300 K, 400 K and 555 K. Internal rotations along all axes defined by bonds C-O and C-C had been considered. The formation and behavior of hydrogen bonds was as a function of time were particularly considered.
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Due to the capability of these liquids to form one or more hydrogen bonding with appropriate solutes, they have been used to verify the influences of these bonds in the conformational and thermodynamics properties of molecules. The studies were performed using Molecular Dynamics methodology implemented in the TINKER package. A combination of the force fields OPLS-AA (Optimized Potential for Liquid Simulations-All Atoms) and AMBER was used to represent molecular interactions. Structural and thermodynamic properties of liquid ethylene glycol in the ensemble NpT at temperatures of 265 K, 300 K, 350 K and 465 K and 1.0 atm were calculated. The same study was performed for glycerol at temperatures of 300 K, 400 K and 555 K. Internal rotations along all axes defined by bonds C-O and C-C had been considered. The formation and behavior of hydrogen bonds was as a function of time were particularly considered.As estruturas moleculares do etilenoglicol e do glicerol permitem enorme variedade de conformeros que, associados a propriedade destas moléculas de formarem em fase gasosa uma, duas e até três ligações de hidrogênio intramoleculares, as tornam interessantes candidatas para o estudo de seus líquidos puros, onde ligações de hidrogênio intermoleculares também são possíveis. Neste trabalho verificou-se as influências das ligações de hidrogênio sobre as propriedades conformacionais e termodinâmicas destas moléculas. A simulação computacional destes líquidos foi efetuada com a metodologia de Dinâmica Molecular para se obter informações estruturais e sobre a dinâmica de formação de ligações de hidrogênio. Ao líquido etilenoglicol também foi aplicado o método de Monte Carlo, que apresentou resultados termodinâmicos satisfatórios. O programa de simulação TINKER foi utilizado para se obter dinâmicas estendidas até o tempo de 1,3 ns, no ensemble NpT, ajustado na pressão de 1,0 atm e nas temperaturas de 265 K, 300 K, 350 K, 465 K para o etilenoglicol e 300 K, 400 K, e 555 K para o glicerol. Neste programa as interações são descritas utilizando um campo força clássico com parâmetros OPLS-AA e AMBER. Rotações internas ao longo dos eixos definidos pelas ligações C-O e C-C foram consideradas, obtendo-se a evolução temporal de conformações e de formação de ligações de hidrogênio para ambos os líquidos. Os resultados termodinâmicos e estruturais obtidos estão em bom acordo com os dados experimentais. Estatísticas de populações de conformeros e de formação de ligações de hidrogênio em função da temperatura foram obtidas; dados estruturais obtidos apresentam relação com cálculos ab initio para a fase gasosa encontrados na literatura. Foram investigadas grandezas como calor de vaporização, entalpia, distribuição radial de pares, calor específico, etc. O método e campo de força utilizados mostraram-se plenamente satisfatório para reproduzir os dados experimentais disponíveis. Informações estruturais sobre a dinâmica da formação de ligações de hidrogênio na fase líquida permitem a idealização do comportamento das moléculas nesta fase condensada. Em geral, os resultados obtidos são coerentes entre si e permitem avançar na compreensão do comportamento molecular na fase líquida.application/pdfporUniversidade Federal de São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQUFSCarBRQuímica - teoriaTermodinâmicaQuímica simulação computacionalCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::QUIMICA TEORICAEstudos de propriedades termodinâmicas e estruturais dos líquidos etilenoglicol e glicerol utilizando simulação computacional.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis-1-194d51ca7-1f7f-48b8-8d6b-aaee6dccd42einfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINAL1519.pdfapplication/pdf2283027https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/6088/1/1519.pdfe330d5cff1ebd17319980e5e5cf4ee58MD51THUMBNAIL1519.pdf.jpg1519.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg8357https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/6088/2/1519.pdf.jpgf35bc02be955c48a4d5c47e5b93c0bd3MD52ufscar/60882023-09-18 18:31:10.739oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/6088Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:10Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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