Estudo termodinâmico da formação de moléculas em ambientes astroquímicos

Neste trabalho realizamos uma investigação teórica/computacional sobre a formação de moléculas em ambientes espaciais. O trabalho foi dividido em duas partes sendo a primeira com o foco na termoquímica da formação de algumas moléculas selecionadas (ex., CO3, C4O, C3O2, C5O, entre outras) e, a segunda, com o foco no estudo de reações químicas relacionados a formação de fosfina (PH3) a partir de compostos iônicos e sua implicação em astroquímica. As moléculas selecionadas para o cálculo das entalpias de formação são espécies previstas de existirem em gelos astrofísicos quando são expostos a presença de radiação ionizante. Esses cálculos são utilizados, por exemplo, para um eventual ordenamento nos coeficientes de taxa calculados com o programa PROCODA, que mapeia a evolução química de gelos astrofísicos irradiados em laboratório, desenvolvido pelo Dr. Sergio Pilling. Em relação ao PH3, cabe salientar que, a química do fósforo é essencial à vida na Terra e sua detecção em ambientes astrofísicos, como a alta atmosfera do planeta Vênus, impulsionou investigações nos campos da astroquímica e astrobiologia com a finalidade de entender e propor mecanismos reativos fotoquímicos, geoquímicos ou biológicos que expliquem seu equilíbrio nestes ambientes. Os cálculos teóricos foram realizados utilizando o programa de química quântica ORCA Quantum Chemistry. Para a obtenção das entalpias de formação das moléculas selecionadas foram utilizados o método b3lyp e base def2-tzvp. Os cálculos das entalpias de reação para a formação de PH3 foram realizadas em três reações: i) PH+ + H2  PH3+; ii) PH + H2+  PH3+; e iii) PH3+ + e-  PH3. Nessa etapa, o procedimento seguiu para etapas de otimização de geometria e cálculos de energia eletrônica e energia do ponto zero nos métodos MP2, M06-2X, ꞷB97X e ꞷB97X -D3 e verificados com o cálculo de coupled cluster (CC). Os valores das entalpias da reação i) revelaram que as reações são energeticamente favoráveis (ΔH < 0) em ambientes astrofísicos e ii) que a reação PH+ + H2  PH3+ possui dois estados de transição bem definidos. Os valores obtidos nesse estudo auxiliam no entendimento da formação e presença de moléculas em ambientes espaciais e ajudam a contribuir com a melhor compreensão da área de astroquímica e astrobiologia tanto na fase gasosa quanto na fase sólida.