63ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 3. Física Atômica e Molecular

ESTRUTURA ELETRÔNICA DAS MOLÉCULAS CIS E TRANS AZOBENZENO

Tiago de Jesus Santos 1 Zolacir Trindade de Oliveira Junior 1

1. Universidade Estadual de Santa Cruz - UESC

INTRODUÇÃO:

A molécula de azobenzeno C12H10N2 interage com a luz mudando de configuração de forma reversível. Esta propriedade é imprescindível para utilizar-se esta molécula em chaves moleculares acionadas por luz. Por isto estudamos neste projeto, as conformações cis e trans de equilíbrio e estado fundamental da molécula de azobenzeno. Calculamos a barreira de torção para a isomerização cis/trans, seus momentos de dipolo e buscamos investigar qual ou quais propriedades são o gatilho para esta isomerização, que é a base do processo da chave molecular. Estes cálculos foram realizados utilizando os pacotes Gaussian e Hyperchem, que são pacotes computacionais preparados e desenvolvidos para calcular várias propriedades destes sistemas moleculares. Estes pacotes foram implementados, para realizar os cálculos das propriedades em questão, tendo como base a teoria Hartree-Fock-Roothaan (HFR) e suas extensões.

METODOLOGIA:

Utilizamos a teoria Hartree-Fock-Roothaan e suas extensões para realizar os cálculos propostos no projeto. As implementações computacionais estão nos pacotes Gaussian e Hyperchem, para os quais há licenças de uso.

RESULTADOS:

Baseado em nossos dados de otimização de geometria, percebemos que o método Austin Model 1 (AM1) nos fornece uma geometria satisfatória tanto para a conformação CIS quanto para a TRANS. Se a compararmos com outras bases mais extensas e que demandam mais tempo para gerar um output como (STO-3G, 3-21G, 6-31G, 6-311G) notamos que praticamente não há diferença quanto a geometria da molécula. Outro fator que analisamos foi o comprimento de ligação entre os átomos da molécula azobenzeno nas duas conformações (CIS e TRANS), para as diferentes bases. Como sabemos, a depender da acomodação geométrica dos átomos na molécula, esses comprimentos de ligação podem diminuir, ou aumentar em certos pontos. Nossos gráficos e tabelas do valor da energia em função da base tanto para a Cis-Azobenzeno, quanto para a Trans-Azobenzeno, nos mostram que há uma suavidade da função com o aumento da base. Para bases muito grandes o valor da energia pouco difere de bases menores como a 3-21G, o que nos leva a concluir que novamente não há necessidade da utilização de bases muito extensas para o cálculo das energias envolvidas para as diferentes conformações. Numa base pequena como a STO-3G, o ângulo de torção da molécula, especificamente onde se encontram os nitrogênios, é exatamente o mesmo para uma base bastante extensa como a 6-311G++.

CONCLUSÃO:

Quando estudamos a geometria para as diferentes bases a qual submetemos a molécula, percebemos que o AM1 fornece uma boa geometria e que não há necessidade de bases maiores para o estudo geométrico da molécula. Para a energia, percebemos que com o aumento da base sua variação foi mínima, o que nos mostrou que uma base também pequena como a 3-21G, já nos fornece um valor de energia satisfatório, não necessitando também de bases muito extensas que demandam mais tempo para gerar um output. A mesma conclusão obtivemos para os ângulos de torção entre os planos dos anéis de benzeno. Tanto para uma base pequena como a STO-3G, quanto para uma base grande como a 6-311G++, os valores dos ângulos foram exatamente os mesmos, o que corrobora com nossa conclusão da não necessidade de bases muito extensas.

Palavras-chave: Azobenzeno, Cis - Trans, Fotoisomerização.