Química Cuántica I Prácticas de química computacional
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- Sara Araya Guzmán
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1 Química Cuántica I Prácticas de química computacional Prof. Jesús Hernández Trujillo Facultad de Química, UNAM Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 1
2 Metodología: En todos los casos: HF/6-311G** o B3LYP/6-311G** Para interacciones intermoleculares, opcionalmente: HF/ G** o B3LYP/ G** Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 2
3 Energía de formación de naftaleno Primero, reacciones isodésmicas: Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 3
4 Obtener la entalpía de formación del naftaleno a partir del esquema: 1. Optimiza la geometría de cada molécula. 2. Calcula las frecuencias vibracionales para asegurar que se obtuvieron geometrías de equilibrio. 3. Obtén r H o para la reacción a K. Utiliza las entalpías obtenidas (mediante mecánica estadística de gas ideal) con el cálculo de frecuencias. 4. Arma el ciclo de Hess correspondiente para obtener f H o de naftaleno. Utiliza los datos experimentales de la página anterior. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 4
5 Estructura electrónica de benceno y bencenos sustituidos Sistemas bajo estudio: C 6 H 6, C 6 H 5 F, C 6 H 5 CH 3 y C 6 H 5 CN Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 5
6 Estructura electrónica de benceno y bencenos sustituidos Sistemas bajo estudio: C 6 H 6, C 6 H 5 F, C 6 H 5 CH 3 y C 6 H 5 CN 1. Optimización de geometría y análisis estructural. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 5
7 Estructura electrónica de benceno y bencenos sustituidos Sistemas bajo estudio: C 6 H 6, C 6 H 5 F, C 6 H 5 CH 3 y C 6 H 5 CN 1. Optimización de geometría y análisis estructural. 2. Análisis de orbitales moleculares. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 5
8 Estructura electrónica de benceno y bencenos sustituidos Sistemas bajo estudio: C 6 H 6, C 6 H 5 F, C 6 H 5 CH 3 y C 6 H 5 CN 1. Optimización de geometría y análisis estructural. 2. Análisis de orbitales moleculares. 3. Cálculo de la densidad electrónica y potencial electrostático. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 5
9 Estructura electrónica de benceno y bencenos sustituidos Sistemas bajo estudio: C 6 H 6, C 6 H 5 F, C 6 H 5 CH 3 y C 6 H 5 CN 1. Optimización de geometría y análisis estructural. 2. Análisis de orbitales moleculares. 3. Cálculo de la densidad electrónica y potencial electrostático. 4. Análisis del caracter activante del anillo aromático. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 5
10 Modos normales y espectros vibracionales Moléculas diatómicas: HX, (X=F, Cl, Br). 1. Optimización de geometría y análisis estructural. 2. Cálculo de la constante de fuerza vibracional. 3. Análisis de la rigidez relativa de los enlaces. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 6
11 Modos normales y espectros vibracionales Moléculas diatómicas: HX, (X=F, Cl, Br). 1. Optimización de geometría y análisis estructural. 2. Cálculo de la constante de fuerza vibracional. 3. Análisis de la rigidez relativa de los enlaces. Uno de dos conjuntos: (a) H 2 O,CH 3 OH y CH 3 OCH 3 ; (b) H 2 CO, CH 3 COH y CH 3 COCH Optimización de geometría y análisis estructural. 2. Análisis de población y orbitales moleculares. 3. Análisis de modos normales. 4. Cálculo del espectro vibracional. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 6
12 Puente de hidrógeno en los dímeros H 2 O H 2 O, H 2 O NH 3 y H 2 O HS Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 7
13 Puente de hidrógeno en los dímeros H 2 O H 2 O, H 2 O NH 3 y H 2 O HS 1. Optimización de geometría y análisis estructural. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 7
14 Puente de hidrógeno en los dímeros H 2 O H 2 O, H 2 O NH 3 y H 2 O HS 1. Optimización de geometría y análisis estructural. 2. Análisis de orbitales moleculares y cargas atómicas. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 7
15 Puente de hidrógeno en los dímeros H 2 O H 2 O, H 2 O NH 3 y H 2 O HS 1. Optimización de geometría y análisis estructural. 2. Análisis de orbitales moleculares y cargas atómicas. 3. Cálculo de la densidad electrónica y potencial electrostático. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 7
16 Puente de hidrógeno en los dímeros H 2 O H 2 O, H 2 O NH 3 y H 2 O HS 1. Optimización de geometría y análisis estructural. 2. Análisis de orbitales moleculares y cargas atómicas. 3. Cálculo de la densidad electrónica y potencial electrostático. 4. Corrimiento al rojo de frecuencias vibracionales Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 7
17 Puente de hidrógeno en los dímeros H 2 O H 2 O, H 2 O NH 3 y H 2 O HS 1. Optimización de geometría y análisis estructural. 2. Análisis de orbitales moleculares y cargas atómicas. 3. Cálculo de la densidad electrónica y potencial electrostático. 4. Corrimiento al rojo de frecuencias vibracionales 5. Análisis de algunos criterios usados para definir un puente de hidrógeno. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 7
18 Puente de hidrógeno en los dímeros H 2 O H 2 O, H 2 O NH 3 y H 2 O HS 1. Optimización de geometría y análisis estructural. 2. Análisis de orbitales moleculares y cargas atómicas. 3. Cálculo de la densidad electrónica y potencial electrostático. 4. Corrimiento al rojo de frecuencias vibracionales 5. Análisis de algunos criterios usados para definir un puente de hidrógeno. 6. H y G de complejación (gas ideal). Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 7
19 Isomerización de HCN Estudiar el proceso HCN CNH. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 8
20 Isomerización de HCN Estudiar el proceso HCN CNH. 1. Búsqueda del estado de transición. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 8
21 Isomerización de HCN Estudiar el proceso HCN CNH. 1. Búsqueda del estado de transición. 2. Cálculo de la coordenada de reacción. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 8
22 Isomerización de HCN Estudiar el proceso HCN CNH. 1. Búsqueda del estado de transición. 2. Cálculo de la coordenada de reacción. 3. Obtención de la energía de isomerización con corrección de punto cero vibracional. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 8
23 Isomerización de HCN Estudiar el proceso HCN CNH. 1. Búsqueda del estado de transición. 2. Cálculo de la coordenada de reacción. 3. Obtención de la energía de isomerización con corrección de punto cero vibracional. 4. Evolución de la estructura electrónica: análisis de población y orbitales moleculares. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 8
24 Análisis conformacional del ácido fórmico Determinar cuál de los conformeros es más estable y estudiar la formación del dímero. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 9
25 Análisis conformacional del ácido fórmico Determinar cuál de los conformeros es más estable y estudiar la formación del dímero. 1. Optimización de geometría. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 9
26 Análisis conformacional del ácido fórmico Determinar cuál de los conformeros es más estable y estudiar la formación del dímero. 1. Optimización de geometría. 2. Análisis vibracional y obtención de frecuencias. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 9
27 Análisis conformacional del ácido fórmico Determinar cuál de los conformeros es más estable y estudiar la formación del dímero. 1. Optimización de geometría. 2. Análisis vibracional y obtención de frecuencias. 3. Comparación de energía entre los dos isómeros con corrección de energía de punto cero vibracional. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 9
28 Análisis conformacional del ácido fórmico Determinar cuál de los conformeros es más estable y estudiar la formación del dímero. 1. Optimización de geometría. 2. Análisis vibracional y obtención de frecuencias. 3. Comparación de energía entre los dos isómeros con corrección de energía de punto cero vibracional. 4. Análisis estructural y de la densidad electrónica. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 9
29 Análisis conformacional del ácido fórmico Determinar cuál de los conformeros es más estable y estudiar la formación del dímero. 1. Optimización de geometría. 2. Análisis vibracional y obtención de frecuencias. 3. Comparación de energía entre los dos isómeros con corrección de energía de punto cero vibracional. 4. Análisis estructural y de la densidad electrónica. 5. Estabilidad relativa de algún dímero respecto a dos monómeros H, T S y G (gas ideal). Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 9
30 Cálculo de energías de ionización de CO, N 2, CH 4, NH 3, H 2 O y HF Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 10
31 Cálculo de energías de ionización de CO, N 2, CH 4, NH 3, H 2 O y HF 1. Para CO y N 2 calcula las dos primeras energías de ionización. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 10
32 Cálculo de energías de ionización de CO, N 2, CH 4, NH 3, H 2 O y HF 1. Para CO y N 2 calcula las dos primeras energías de ionización. 2. Para CH 4, NH 3, H 2 O y HF calcula la primera energía de ionización. Dos opciones: - Energía del proceso A A + + 1e. - En el caso de Hartree Fock: valor de ε HOMO (teorema de Koopmans). Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 10
33 Cálculo de energías de ionización de CO, N 2, CH 4, NH 3, H 2 O y HF 1. Para CO y N 2 calcula las dos primeras energías de ionización. 2. Para CH 4, NH 3, H 2 O y HF calcula la primera energía de ionización. Dos opciones: - Energía del proceso A A + + 1e. - En el caso de Hartree Fock: valor de ε HOMO (teorema de Koopmans). Comparación con los valores experimentales. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 10
34 Cálculo de energías de ionización de CO, N 2, CH 4, NH 3, H 2 O y HF 1. Para CO y N 2 calcula las dos primeras energías de ionización. 2. Para CH 4, NH 3, H 2 O y HF calcula la primera energía de ionización. Dos opciones: - Energía del proceso A A + + 1e. - En el caso de Hartree Fock: valor de ε HOMO (teorema de Koopmans). Comparación con los valores experimentales. Análisis de tendencias en series isoelectrónicas. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 10
35 Informe en formato libre Algunas opciones: Introducción. Metodología. Resultados. Conclusiones. Bibliografía. Además: Texto en inglés. Formato de artículo. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 11
36 Informe en formato libre Algunas opciones: Introducción. Metodología. Resultados. Conclusiones. Bibliografía. Además: Texto en inglés. Formato de artículo. Hasta 1 punto extra sobre calificación final. Química computacional/jesús Hernández Trujillo p. 11
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