dc.contributor.advisor | Martins, Marcos Antonio Pinto | |
dc.creator | Copetti, João Pedro Pereira | |
dc.date.accessioned | 2020-10-26T12:29:36Z | |
dc.date.available | 2020-10-26T12:29:36Z | |
dc.date.issued | 2020-08-24 | |
dc.date.submitted | 2020 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/20098 | |
dc.description | Trabalho de conclusão de curso (graduação) - Universidade Federal de Santa Maria, Centro de Ciências Naturais e Exatas, Curso de Química Bacharelado, RS, 2020. | por |
dc.description.abstract | Using the supramolecular cluster demarcation, whose criteria is the contact area between molecules, a series bromide salts of di-, tri- and tetramethylammonium was used as models to propose a demarcation of the supramolecular crystalline structure, thus allowing to understand the formation of the crystalline network. The comprehension was that the ions interact while in solution and as the solvent slowly evaporates these ions start forming specific cation anion pairs. The most stable pairs tend to predominate and interact creating the crystalline network. Thus, the anion (AN) which shows the highest stabilization energy with C1 was identified. This pair was named D1 (dimer one). The dimeric pairs of cation and anion interact originating the crystalline network. Variations of the calculation methods were made. The theory levels Hartree-Fock (HF), Moller-Plesset (MP2) and Density Functional Theory (DFT) with the functional ωb97xd were tested to choose the most appropriate method to obtain the interaction energies. Different basis-set were tested as well, -21G, cc-pvDz, aug-cc-pvDz, aug-cc-pvTz e aug-cc-pvDz-pp. The theory level DFT with the functional ωb97xd and the cc-pvDz basis set was chosen. This choice was based in the correlation coefficient between the functional results versus MP2 results. The stabilization energies and contact areas between the cation-anion dimers were evaluated. To better comprehend, and compare the results of each compound, the energetic and contact area data was normalized. Several destabilizing interaction energies between dimers were identified in all compounds. A parameter was proposed to assess the stabilization of the supramolecular cluster. The Stabilization Quotient (SQ), calculated by the quotient of destabilizing and stabilizing energies of dimers in the supramolecular cluster. From the intermolecular energy data, both raw and normalized, and crystalline network observations an explanation for the destabilizing energies was identified. The dimers which showed destabilizing energies presented poles of same charge near one another were found, thus justifying the electrostatic repulsion. Furthermore, it was possible to verify that the increase in the organic character of the ammonium ion decreased the repulsive energies between dimers due to inductive effect stabilizing the partial positive charge and shielding the cation against destabilizing interactions. The more CH 3 substituents were added to ammonium, more similar the energetic profile was to neutral organic compounds. In addition, the QE parameter proposed reflected this increase in stabilization becoming closer to zero. Finally, with the energetic and contact area analysis and observing the crystalline lattice it was possible to propose crystallization mechanisms for the compounds. After the formation of the dimer other stages were proposed. Compound 1 dimers interact to form 2D nuclei. These nuclei
interact creating the 3D network. Compound 2 shows a similar crystallization mechanism. The dimers interact creating 2D nuclei which aggregate creating the 3D network. However, these energies are not as destabilizing as in 1. Compound 3 dimers form 1D nuclei which aggregate generating the 3D crystalline network almost with no destabilizing interactions. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq | por |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Acesso Aberto | por |
dc.subject | Química supramolecular | por |
dc.subject | Energias de interação | por |
dc.subject | Sais de amônio | por |
dc.subject | Interações intermoleculares | por |
dc.subject | Mecanismos de cristalização | por |
dc.subject | Quociente de estabilização | por |
dc.subject | Design cristalino | por |
dc.subject | Supramolecular chemistry | eng |
dc.subject | Crystal engineering | eng |
dc.subject | Interaction energies | eng |
dc.subject | Ammonium salts | eng |
dc.subject | Intermolecular interactions | eng |
dc.subject | Crystallization mechanisms | eng |
dc.subject | Stabilization quotient | eng |
dc.subject | Crystalline design | eng |
dc.title | Proposta de demarcação da estrutura supramolecular cristalina de sais de di-, tri- e tetrametilamônio | por |
dc.title.alternative | Demarcation proposal for crystalline supramolecular structure of di-, tri-, and tetramethylamonium salts | eng |
dc.type | Trabalho de Conclusão de Curso de Graduação | por |
dc.degree.local | Santa Maria, RS | por |
dc.degree.graduation | Química - Bacharelado | por |
dc.description.resumo | Partindo da demarcação do cluster supramolecular, cujo critério é a área de contato entre as moléculas, uma série sais de brometo de di-, tri- e tetrametilamônio foram utilizados como modelos para propor a demarcação da estrutura supramolecular cristalina e possibilitar a compreensão da formação de sua rede cristalina. A compreensão foi que os íons em solução interagem conforme a evaporação do solvente para formar pares cátion-ânion específicos. Foi avaliado de acordo com a maior energia de estabilização qual ânion faz par com o C1 (cátion central) de forma que o par cátion (C1) ânion (A1) mais estabilizador foi denominado D1 (dímero 1). Dessa forma, a rede cristalina é formada pela interação dos vários pares cátion-ânion formados. Variações nos níveis de teoria foram feitas para escolher qual método de cálculo utilizar para obter as energias de estabilização entre os dímeros. Foram testados os níveis Hartree-Fock (HF), Moller-Plesset (MP2) e DFT, com funcional ωb97xd. Além dos níveis de teoria foram testados diferentes conjuntos de bases, 3-21G, cc-pvDz, aug-cc-pvDz, aug-cc-pvTz e aug-cc-pvDz-pp. Foi constatado que o nível de teoria DFT, com funcional ωb97xd e conjunto de bases cc-pvDz era o mais apropriado. Isso foi feito levando em consideração o coeficiente de correlação dos resultados desse funcional frente aos resultados dos cálculos MP2. Foram avaliadas as energias de estabilização intermolecular e áreas de contato entre os dímeros, isto é, entre os pares cátion-ânion específicos. Para melhor análise e comparação entre estruturas foram feitas normalizações dos dados de energias e áreas de contato. Ao analisar as energias de estabilização foi constatado que havia interações intermoleculares com energias desestabilizadoras, isto é, que aumentam a energia total do sistema. Um parâmetro foi proposto, o QE (quociente de estabilização) a fim de avaliar a estabilização do cluster supramolecular dos compostos. Esse parâmetro avalia a razão entre a energia desestabilizadora e a energia estabilizadora. Através da análise das energias de estabilização, tanto brutas quanto normalizadas, e observações da rede cristalina uma explicação para as energias de interações intermoleculares desestabilizadoras foi identificada. Os dímeros possuíam polos de mesmo sinal próximos, justificando as energias desestabilizadoras, que eram amplamente compensadas pelas interações intermoleculares com energias estabilizadoras. Além disso foi possível verificar que o aumento do caráter orgânico do cátion amônio diminuiu as energias desestabilizadoras entre os dímeros, devido ao efeito indutivo que estabiliza a carga parcial positiva blindando o cátion e prevenindo interações desestabilizadoras. Assim, quanto mais substituintes CH 3 eram adicionados ao amônio, mais os perfis energéticos se aproximavam dos perfis de compostos orgânicos neutros. Também se percebeu que essa maior estabilização era refletida no QE tornando-o mais próximo de zero. Por fim, com as análises feitas foi possível propor mecanismos de cristalização para os sais de amônio estudados. Após a formação do dímero cátion-ânion foram identificados outros estágios. Os dímeros do composto 1 se agrupam
para formar núcleos 2D. Esses núcleos se agregam para formar a rede cristalina 3D. O composto 2 possui um mecanismo análogo, os dímeros formam núcleos 2D que interagem formando a rede 3D, porém as energias não são tão desestabilizadoras quanto em 1. O composto 3 forma núcleos 1D que interagem para formar a rede cristalina 3D quase sem energias desestabilizadoras. | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Ciências Naturais e Exatas | por |