Estudo termodinâmico da formação de moléculas em ambientes astroquímicos
| dc.contributor.advisor | Oliveira, Sergio Pilling Guapyassu de | |
| dc.contributor.author | Mateus, Marcelo Silva | |
| dc.contributor.event2 | São José dos Campos | |
| dc.contributor.referee | Ojeda González, Arian | |
| dc.contributor.referee | Oliveira, Alexandre Soares de | |
| dc.contributor.referee | Neto, Orlando Roberto | |
| dc.contributor.referee | Pontes, Marcelo André Petry | |
| dc.date.accessioned | 2024-11-05T11:44:06Z | |
| dc.date.available | 2024-11-05T11:44:06Z | |
| dc.date.issued | 2024-03-08 | |
| dc.description.abstract | 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. | |
| dc.description.abstract2 | In this work, we conducted a theoretical/computational investigation on the formation of molecules in space environments. The work was divided into two parts, the first focusing on the thermochemistry of the formation of selected molecules (e.g., CO3, C4O, C3O2, C5O, among others), and the second focusing on the study of chemical reactions related to the formation of phosphine (PH3) from ionic compounds and its implication in astrochemistry. The molecules selected for the calculation of formation enthalpies are species predicted to exist in astrophysical ices when exposed to the presence of ionizing radiation. These calculations are used, for example, for a possible ordering in the rate coefficients calculated with the PROCODA program, which maps the chemical evolution of irradiated astrophysical ices in the laboratory, developed by Dr. Sergio Pilling. Regarding PH3, it should be noted that phosphorus chemistry is essential to life on Earth and its detection in astrophysical environments, such as the high atmosphere of the planet Venus, has driven investigations in the fields of astrochemistry and astrobiology in order to understand and propose photochemical, geochemical or biological reactive mechanisms that explain its equilibrium in these environments. The theoretical calculations were carried out using the ORCA Quantum Chemistry program. To obtain the formation enthalpies of the selected molecules, the b3lyp method and def2-tzvp base were used. The enthalpy calculations for the formation of PH3 were carried out in three reactions: i) PH+ + H2 → PH3+; ii) PH + H2+ → PH3+; and iii) PH3+ + e- → PH3. At this stage, the procedure followed with geometry optimization steps and calculations of electronic energy and zero-point energy in the MP2, M06-2X, ꞷB97X and ꞷB97X -D3 methods and verified with the coupled cluster (CC) calculation. The enthalpy values of reaction i) revealed that the reactions are energetically favorable (ΔH < 0) in astrophysical environments and ii) that the reaction PH+ + H2 → PH3+ has two well-defined transition states. The values obtained in this study assist in understanding the formation and presence of molecules in space environments and may contribute to a better understanding of the field of astrochemistry and astrobiology in both the gaseous and solid phases. | |
| dc.description.physical | 74 f. | |
| dc.format.mimetype | ||
| dc.identifier.affiliation | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.identifier.affiliation | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.identifier.affiliation | Instituto Tecnológico de Aeronáutica | |
| dc.identifier.affiliation | Instituto Tecnológico de Aeronáutica | |
| dc.identifier.bibliographicCitation2 | MATEUS, Marcelo Silva. Estudo termodinâmico da formação de moléculas em ambientes Astroquímicos. São José dos Campos, SP, 2024. 74 f.; PDF. Dissertação (Mestrado em Física e Astronomia) - Universidade do Vale do Paraíba, Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento, São José dos Campos, 2024. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.univap.br/handle/123456789/406 | |
| dc.language.iso | pt_BR | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | Univap | |
| dc.publisher.institution | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.publisher.program | Mestrado em Física e Astronomia | |
| dc.publisher.spatial | São José dos Campos | |
| dc.subject.keyword | Astroquímica teórica | |
| dc.subject.keyword | Simulação computacional | |
| dc.subject.keyword | Termoquímica | |
| dc.subject.keyword | Fosfina | |
| dc.subject.keyword | Ambientes astrofísicos | |
| dc.title | Estudo termodinâmico da formação de moléculas em ambientes astroquímicos | |
| dc.title.alternative | Thermodynamic study of molecule formation in astrochemical environments | |
| dc.type | Dissertação | |
| dc.type.masterDegree | Mestrado Acadêmico |