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Tipo do documento: Dissertação
Título: Sobre a origem da energia de ativação negativa na taxa de reação do oh + hbr: Estudo do comportamento não-arrhenius usando dinâmica molecular de born-oppenheimer
Autor: Coutinho, Nayara Dantas 
Primeiro orientador: Camargo, Ademir João
Primeiro coorientador: Oliveira , Heibbe Cristhian B. de
Resumo: Nos últimos anos muito tem sido estudado sobre reações gasosas, por acreditar que estas sejam elementares. Estes estudos vêm mostrando que essas reações apresentam curvatura no gráfico de Arrhenius (energia de ativação negativa). O esclarecimento da origem desses problemas é de interesse das recentes discussões sobre os fundamentos da cinética química e suas aplicações. A reação entre radical OH e a molécula HBr é um típico exemplo de reações elementares que ocorre com energia de ativação negativa, sendo esse comportamento observado para temperaturas abaixo de 150 K. Adicionalmente, essa reação apresenta um papel chave na química da atmosfera porque produz o radical bromo o qual leva a destruição da camada de ozônio muito rapidamente. Com essas motivações, entender o mecanismo de reação para este processo torna-se bastante importante e, dessa forma, a dinâmica molecular de Born-Oppenheimer passa a ser uma ótima ferramenta para entender a dinâmica do processo, o qual leva a uma energia de ativação negativa. Durante as simulações foram encontrados vários caminhos de reações. Somente para baixas energias foi encontrado um mecanismo que se processa via abstração direta do hidrogênio por meio de formação de complexos, onde o estado de transição tem energia menor que os reagentes. Para altas energias, em todos os caminhos analisados, não há formação de complexos e os estados de transição tem energia maior que os reagentes. Esse resultado é consistente com os recentes estudos experimentais de feixe molecular cruzado no efeito estérico para esta reação. Adicionalmente, em energias mais baixas as moléculas podem se orientar mais facilmente, facilitando a formação de complexos. Já para energias mais altas, as moléculas não conseguem se orientar e desfavorecem a formação do complexo. Assim, a energia de ativação negativa obtida para este processo pode ser atribuída a dois fenômenos: a formação do complexo e a orientação dos reagentes necessária para produzir colisões efetivas, uma vez que leva a taxa de reação a aumentar a baixas temperaturas e a diminuir a altas temperaturas. Assim, as simulações observadas neste trabalho revelam a origem da curvatura negativa para a reação OH + HBr na taxa de reação em relação a temperatura, observada nos trabalhos experimentais.
Abstract: In recent years there were several studies of gas-phase reactions, which are believed to be elementary. These studies have been shown that these reactions present negative temperature dependence in the Arrhenius plot (negative activation energy). The clarification of the origin of these features is of interest in recent debates of the foundation of chemical kinetics and its applications. The reaction of the OH radical with HBr molecule is a relevant example of an elementary process presenting negative activation energy behavior. The apparent negative activation energy of this reaction shows up below 150K. Additional, this reaction is known to play a key role in stratospheric chemistry because it produces Br atoms which destroy the ozone layer very effectively. With these motivations, understand the reaction mechanism for this process becomes very important and, thus, the Borh-Oppenheimer molecular dynamics happens to be a great tool to understand the dynamics of the process. During the simulations multiple paths of reactions were found. Only for lower energies were found the mechanism direct hydrogen abstraction from HBr through intermediate complex; and the transition state has lower energy than the reactants. At higher energies, in all paths analyzed, there is no formation of intermediate complex and the transition state energy has higher energy than the reactants. This result seems to be consistent with recent crossed molecular beam studies of the steric effect for this reaction. Still, at lower energies the molecules can be oriented more easily, facilitating complex formation. However, for higher energies, the molecules cannot be oriented and disfavor complex formation. Thus, the negative activation energy obtained in this process can be attributed to two factors: complex formation and orientation of the reagents needed to produce effective collisions. Since, there was an increasing in the reaction rate at lower temperatures and a decreasing at higher temperatures. Thus, the simulations observed in this study provide a better understanding on the origin of the negative activation energy for OH + HBr reaction.
Palavras-chave: Reação OH +HBr
Energia de ativação Negativa
Dinâmica Born-Oppenheimer
Área(s) do CNPq: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual de Goiás
Sigla da instituição: UEG
Departamento: UEG ::Coordenação de Mestrado Ciências Moleculares
Programa: Programa de Pós-Graduação Stricto sensu em Ciências Moleculares
Citação: COUTINHO, Nayara Dantas. Sobre a origem da energia de ativação negativa na taxa de reação do oh + hbr: Estudo do comportamento não-arrhenius usando dinâmica molecular de born-oppenheimer. 2014. 82 f. Dissertação (Mestrado em Ciências Moleculares) - Câmpus Central - Sede: Anápolis - CET. Universidade Estadual de Goiás, Anápolis.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.ueg.br/handle/tede/267
Data de defesa: 31-Jan-2014
Aparece nas coleções:Mestrado em Ciências Moleculares

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