calores de formacion
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Calor de Formación :Es el cambio térmico que se utiliza para formar un mol de una sustancia.
Entalpia : Magnitud termodinámica cuya variación
expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, o sea, la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno. Endotérmica : La entalpia es Positiva, el compuesto recibe energia. Exotérmica : Aquí la Entalpia es Negativa ya que el compuesto libera energia .
Alcanos : Tienen sólo átomos : carbono e hidrógeno
Muestran una reactividad relativamente baja, porque sus enlaces de carbono son relativamente estables y no pueden ser fácilmente rotos. Su formula es: CnH2n+2
Cicloalcanos
Son hidrocarburos saturados, cuyo esqueleto es formado únicamente por átomos de carbono unidos entre ellos con enlaces simples en forma de anillo. Su fórmula genérica es CnH2n.
Por fórmula son isómeros de los alquenos. También existen compuestos que contienen varios anillos, los compuestos policíclicos.
Campos de Fuerza :Un conjunto de parámetros y ecuaciones usadas en simulaciones de mecánica molecular.
La MM trata la molécula como si fuera un conjunto de átomos o puntos en el espacio gobernados por una serie de potenciales de mecánica clásica.
La energía total de la molécula se calcula como suma de energías de diferentesmovimientos que están presentes en la molécula.
Es el último campo de fuerza propuesto por el grupo de Allinger
en 1996.En él se han modificado algunos de
los términos energéticos que aparecían en las
anteriores versiones.La energía viene dada como un
sumatorio de términos energéticos.Y este considera efectos químicos
como la electronegatividad y la hiperconjuncion.
MM4 :
TÉRMINOS ENERGÉTICOS
Los términos energéticos se pueden dividir en tres grandes grupos:
1.-Campo de fuerza de valencia (valence force field): son términos que dependendirectamente de los enlaces químicos.
Tensión (bond-stretching):
Este término tiene en cuenta la energía asociada a la tensión de un enlace entre dosátomos, que debe depender de la distancia interatómica y de la constante de fuerza delenlace.
Flexión (angle-bending potencial):
Este término está relacionado con el ángulo de enlace.
Torsión (torsional enegries):
Este término está relacionado con el ángulo diedro o ángulo que forman dos planos definidos por cuatro átomos de la molécula (ω).
Flexión fuera del plano:
Este término refleja el movimiento fuera del plano que puede experimentar un centrotrigonal, es decir, un átomo que está unido a tres átomos, todos ellos en el mismo plano.
2.Interacciones a larga distancia
(no valencia)
Término de Van der Waals:
Este término incluye las interacciones a larga distancia entre dos átomos que no seencuentran unidos directamente.
Dipolo-dipolo: este término es debido a las interacciones de los posibles momentos dipolares presentes en la molécula.
3. Términos de entrecruzamiento (cross-terms):
Tensión-Flexión
Este término indica la interacción entre la tensión (alargamiento yacortamiento de dos enlaces) con la flexión (modificación del ánguloque forman esos dos enlaces)Los valores de r1 y r2 son lasdistancias de enlace en la molécula y standard. Tensión-Torsión
Este término representa la interacción entre latensión y la torsión.
En el Calor de Formación de Los Alcanos
Cuando la mecánica molecular clásica empezó se podían calcular las energías de enlace de manera general pero con el método que se empleaba no se podían ver , los cambios presentados ni los movimientos que estas hacían.
Flexión-Flexión
Este término también se introduce para predecir correctamente los espectros de vibración.
Los cálculos fueron realizados con los alcanos ya que constituyen la clase mas simple de compuesto porque presentan dos clases de enlace (carbono-carbono y carbono-hidrogeno).
En general MM4 produjo la información experimental sobre los calores de formación con una exactitud química. Actualmente existen programas que presentan una interfase gráfica que permite la construcción de la molécula de una forma sencilla. Asimismo permiten determinar de un modo automático los tipos de átomos que forman la molécula.
La energía de una molécula y los calores de formación se puede calcular de manera directa con la ecuación de Schrödinger.Se ocuparon métodos empíricos y mecánica cuántica para tener resultados mas exactos y confiables.Se quiere mejorar la mecánica cuántica para obtener resultados exactos y precisos de las moléculas teniendo un marco de la mecánica molecular y así tener los calores de formación.
La ventaja de este método es que debe trabajar bien con cualquier combinación de átomos.
El procedimiento de Wiberg y Schleyer se puede aplicar a los primeros hidrocarburos para extenderlos a las moléculas cercanas.
Cuando este trabajo se inicio habían ciertas limitaciones en energía de la computadora y se empleo el método de hartree-fock para medir la energía, y Schroedinger creo la formula para el calculo de la energía y calor de una molécula.
En ese entonces los resultado de hartree-fock eran buenos mas no los exactos. Luego se utilizo el sistema de la base 6-31G comparado en exactitud los números experimentales para obtener los calores de formación. Después se utilizo hartree-fock a nivel B3LYP obteniendo mejores resultados que los métodos anteriores sin embargo tenia algunos errores.La idea de este proyecto es mejorar los métodos de la mecánica cuántica para reducir los errores en los resultados, utilizando parámetros y el método de Wiberg y Schleyer(estudio de las energías de la molécula).
Los cálculos que se empezaron eran con moléculas estacionarias, el problema era que al aplicarlos a la realidad estas moléculas están en movimiento vibratorio. El modelo de Benzon no tenia en cuenta esto ya que se pensaba que con la parametrizacion se solucionaría el problema. Las moléculas estaban en movimiento, rotación y traslación, por lo que era necesario agregar energía adicional.
La parametrización:Consiste en tomar un conjunto de moléculas (de geometría y energía conocidasexperimentalmente) e ir modificando las constantes arbitrarias (parámetros) que aparecen en los diferentes potenciales hasta reproducir lo mejor posible la geometría, energía y otrosvalores de ese conjunto de moléculas tomadas como modelo. Posteriormente, una vezparametrizado el método, se podrán predecir propiedades de otras moléculas.
La parametrizacion:Consiste en tomar un conjunto de moléculas (de geometría y energía conocidas experimentalmente) e ir modificando las constantes arbitrarias (parámetros) que aparecen en los diferentes potenciales hasta reproducir lo mejor posible la geometría, energía y otros valores de ese conjunto de moléculas tomadas como modelo. Posteriormente, una vez parametrizado el método, se podrán predecir propiedades de otras moléculas.
En la parametrizacion es muy importante la elección adecuada del conjunto de moléculas. Si el conjunto es relativamente pequeño, un valor experimental erróneo puedeproducir serias distorsiones en los resultados. Esto se puede evitar si se emplean conjuntos muy grandes con lo cual los errores se promedian y disminuye su importancia.
Compuesto Calculo Experimento Diferencia Peso
1.-METANO -17,89 -17,89 0 12.-ETANO -19,75 -20,24 0,49 63.-PROPANO -24,99 -24,82 -0,17 94.-BUTANO -29,97 -30,15 0,18 85.-PENTANO -35,05
-35 -0,03 76.-HEXANO -40,12 -39,96 -0,16 77.-HEPTANO -45,16 -44,89 -0,27 68.-OCTANO -50,21 -49,82 -0,39 59.-NONANO -55,24 -54,75 -0,49 410.-ISOBUTANO -32,36 -32,15 -0,21 911.-ISOPETANO -36,69 -36,92 0,23 612.-NEOPENTANO -40,67 -40,27 -0,4 913.-2,3-DIMETIL PENTANO -42,16 -42,49 0,33 714.-2,2,3-TRIMETIL BUTANO -49,01 -48,95 -0,06 615.-2,2-DIMETIL PENTANO -49,7 -49,2 -0,5 616.-3,3-DIMETIL PENTANO -47,86 -48,08 0,22 617.-3-ETIL PENTANO -44,4 -45,25 0,85 618.-2,4-DIMETIL PENTANO -48,12 -48,21 0,09 619.-2,5-DIMETIL HEXANO -52,85 -53,18 0,33 5
Tabla 1: Primeros 19 compuestos
Compuesto Calculo Experimento
Diferencia Peso
1.-2,2,3,3-TETRA METIL BUTANO -53,86 -53,92 0,06 5
2.-2,2,3,3.TETRA METIL PENTANO -56,75 -56,64 -0,11 5
3.-DI T BUTIL METANO -57,59 -57,8 0,21 5
4.-TETRA ETIL METANO -55,33 -55,67 0,34 7
5.-TRI T BUTIL METANO -54,06 -56,4 2,34 06.-CICLO PENTANO -18,59 -18,74 0,15 9
7.-CICLO HEXANO -29,59 -29,43 -0,16 8
8.-CICLO HEPTANO -27,88 -28,22 0,34 7
9.-CICLO OCTANO -29,72 -29,73 0,01 710.-CICLO NONANO -31,37 -31,73 0,36 6
11.-CICLO DECANO -36,74 -36,88 0,14 412.-CICLO DODECANO -53,49 -54,59 1,1 013.-1,1.DIMTILCICLOPENTANO -33,02 -33,04 0,02 614.-METILCICLOPENTANO -25,7 -25,27 -0,43 2
15.-ETIL CICLO PENTANO -30,35 -30,34 -0,01 5
16.METIL CICLO HEXANO -36,99 -36,99 0 9
17.-1,1-DIMETIL CICLO HEXANO -43,43 -43,26 -0,17 618.-1-AX-2-EQ-DIMETIL CICLO HEXANO -41,71 -41,13 -0,58 619.-1-EQ-2-EQ-DIMETIL CICLO HEXANO -43,34 -42,99 -0,35 6
20.-BICICLO[3,3,1]NONANE -30,04 -30,5 0,46 2
Continuación de Tabla 1: Siguientes 20
Compuesto Calculo Experimento
Diferencia
Peso
1.-CIS BICICLO OCTANO -27.88 -22.20 -.52 3
2.-TRANS BICICLO OCTANO -15.31 -15.92 .61 4
3.-TRANS DECALIN -43.60 -43.54 -.06 6
4.-CIS DECALIN -40.91 -40.45 -.46 6
5.-TRANS-HYDRINDANE -31.73 -31.45 -.28 5
6.-CIS-HYDRINDANE -31.01 -30.41 -.60 5
7.-TST-PERHANTHRACENE -57.74 -58.12 .38 1
8.-TAT-PERHANTHRACENE -50.27 -52.73 2.46 0
9.-NORBORNANE -13.10 -13.12 .02 5
10.-1,4-DIMETHYLNORBORNANE -30.90 -30.62 -.28 5
11.-ADAMANTANE -31.85 -31.76 -.09 2
12.-1,3,5,7-TETRAMETHYLADAMANTANE
-66.55 -67.15 .60 4
13.-PROTOADAMANTANE -20.11 -20.54 .43 2
14.-CONGRESSANE -35.04 -34.61 -.43 3
15.-BICYCLO[2.2.2]OCTANE -21.90 -22.58 .68 7
16.-PERHYDROTRIQUINACENE -24.01 -24.46 .45 3
17.-DODECAHEDRANE 14.05 18.2b 4.15 0
18.-2,2-DI-T-BUTYLPROPANE -58.34 (-59.22)c,d 0.88 0
19.-TETRA-T-BUTYLMETHANE -28.14 –c – 0
Continuación de la Tabla 1: siguientes 19
1 611 16 21 26 31 36 41 46 51 56
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
calculo
difererncia
calculoexperimentodifererncia
Enlaces Parámetros
C–C - 87.1067
C–H -106.7763
Me 2.0108
Iso -3.3565
Neo -6.9273
R6 4.9713
R5 4.4945
TOR .5767
C-C C-H Me Iso Neo R6 R5 TOR
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
PARAMETROS KCAL/MOL
Parámetro MM4a HFb MP2b MP4b B3LYPb B3LYP/Db
C-C -87.1067 11885.26
11928.521 11934.276 11960.060
11958.022
C-H -106.7763 6301.245
6325.032 6331.240 6351.951 6344.581
Me 2.01.08 2.540 -0.173 0.835 1.664 0.961
Iso -3.3565 -3.537 0.704 -0.969 -2.767 -1.825
Neo -6.9273 -8.028 2.594 -1.426 -6.366 -3.795
R6 4.9713 8.127 1.409 2.349 4.171 2.693
R5 4.4945 6.935 0.366 1.440 3.374 1.396
TOR 0.5767 1.002 0.121 0.254 0.559 0.265
WSD with stat 0.34 0.92 0.61 0.42 0.55 0.35
WSD w/o stat 0.45 0.82 0.65 0.43 0.47 0.44
MM4HF
MP2MP4
B3LYPB3LYP/D
-2000.0000
0.0000
2000.0000
4000.0000
6000.0000
8000.0000
10000.0000
12000.0000
C-C
C-H
C-CC-H
ME ISO NEO R6 R5 TOR WSD (with stat)
-10.0000
-5.0000
0.0000
5.0000
10.0000
MM4HF
MP2MP4
B3LYPB3LYP/D
MM4HFMP2MP4B3LYPB3LYP/D
Compuesto Calculo ISE SE IDE
1.-METANO -17,89 0 0 0
2.-ETANO -19,75 -0,03 -0,6 -1,37
3.-PROPANO -24,99 0 0 -3,24
4.-BUTANO -29,97 0,02 0,86 -5,25
5.-PENTANO -35,05 0,02 1,65 -7,29
6.-HEXANO -40,12 0,01 2,4 -9,34
7.-HEPTANO -45,16 0 3,2 -11,4
8.-OCTANO -50,21 -0,01 4 -13,45
9.-NONANO -55,24 -0,03 4,81 -15,51
10.-ISOBUTANO -32,36 0 0 -5,65
11.-ISOPENTANO -32,36 0,99 1,62 -8,34
12.-NEOPENTANO -40,67 0 0 -8,66
13.-DIMETIL PENTANO -42,16 2,69 3,41 -12,0114.-TRIMETIL BUTANO -49,01 4,87 4,87 -16,32
15.-3,3 DIMETIL PENTANO -49,7 2,09 2,66 -14,26
16.-3,2 DIMETIL PENTANO -47,86 4,5 4,5 -15,57
17.-ETIL PENTANO -44,4 3,67 5,49 -14,22
18.-DIMETIL PENTANO -48,12 1,99 3,29 -13,88
19.-DIMETIL HEXANO -52,85 1,88 4,4 -15,82
Compuesto Calculo ISE SE IDE
20.-TETRAMETIL BUTANO -53.86 8.33 8.33 -21.42
21.- TETRAMETIL PENTANO -56.75 11.29 11.29 -25.46
22.- DI T BUTIL METANO -57.59 9.29 10.45 -22.71
23.- TETRA ETIL BUTANO -55.33 8.72 8.72 -23.38
24.- TRI T BUTIL METANO -54.06 42.86 42.86 -47.3
25.- CICLO PENTANO -18.59 5.58 6.15 -6.46
26.- CICLO HEXANO -29.59 0.53 0.53 -10,4
27 CICLO HEPTANO -27.88 7.5 8.07 -13,99
28.- CICLO OCTANO -29.72 12.08 12.08 -18.01
29.- CICLO NONANO -31,37 15.51 16.28 -21.94
30.- CICLO DECANO -36,76 15.97 16.74 -25.64
31.- CICLO DODECANO -53.49 10.76 11.68 -30.49
32.-1,1.DIMETILCICLOPENTANO -32,02 6.59 7.4 -12,6633.- METIL CICLO PENTANO -25.7 5.6 6.42 -8.79
34.- ETIL CICLO PENTANO -30.35 6.15 7.61 -11,39
35.- METIL CICLO HEXANO -36.99 0.39 0.49 -13,03
36.- DIMETIL CICLO HEXANO -43,43 2,37 2.37 -17,3,537.-1 AX 2 EQ DIMETIL CICLO HEXANO -41,71 3.14 3.14 -17.2938.-1 EQ 2 EQ DIMETIL CICLO HEXANO -43.34 1,49 1.51 -16,5
Compuesto Calculo ISE SE IDE
39.- BICICLO[3,3,1]NONANE -30.04 7.65 8.24 -20.39
1.-CIS BICICLO OCTANO -22,77 9,88 10,67 -13,24
2.-TRANS BICICLO OCTANO -15,31 18,1 18,1 -12,71
3.-TRANS DECALIN -43,6 0,52 0,52 -21,22
4.-CIS DECALIN -40,91 3,21 3,21 -22,57
5.-TRANS HIDRINDANE -31,73 7,03 7,03 -16,8
6.-CIS HIDRRINDANE -31,01 7,7 7,75 -17,82
7.-TRANS SYS TRANS -57,74 0,4 0,4 -32,19
8.-TRANS SYS TRANS -50,27 7,87 7,87 -32,63
9.-NORBORNANCE -13,1 14,45 14,45 -11,08
10.-DIEMTIL NORBORNANCE -30,9 13,26 13,26 -16,18
11.-ADAMANTANE -31,85 2,92 2,92 -22,69
12.-TETREMETIL LADAMANTANE -66,55 1,46 1,46 -35,813.-PROTOADAMANTANE -20,11 15,13 15,13 -22,31
14.-CONGRESSANE -35,04 4,37 4,37 -35,19
15.-BICICLO OCTANO -21,9 10,54 10,54 -16,37
16.-PERIDOQUINACENE -24,01 12,18 12,18 -18,11
17.-DODECAHEDRANO -14,05 3,59 3,59 -34,41
18.-DI T BUTIL PROPANO -58,34 25,37 25,37 -37,27
19.-TETRA T BUTIL METANO -28,14 98,61 98,61 -75,5
1.-M
ETANO
4.-B
UTANO
7.-H
EPTANO
10.-I
SOBUTAN
O
13.-D
IMETIL
PENTAN
O
16.-3
,2 D
IMETIL
PEN
TANO
19.-D
IMETIL
HEXAN
O
3.-D
I T B
UTIL M
ETANO
6.-C
ICLO P
ENTANO
9.-C
ICLO O
CTANO
12.-C
ICLO D
ODECANO
15.-E
TIL C
ICLO P
ENTANO
18.-1
AX 2
EQ D
IMETIL
CIC
LO HEXANO
1.-C
IS B
ICIC
LO O
CTANO
4.-C
IS D
ECALIN
7.-T
RANS SYS T
RANS
10.-D
IEM
TIL N
ORBORNAN
CE
13.-P
ROTOADAM
ANTANE
16.-P
ERIDOQU
INACEN
E
19.-T
ETRA T B
UTIL
METAN
O
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
CALCULO
ISE
SE
IDECALCULOISESEIDE
INSTITUTO TECNOLOGICO DE TAPACHULA
I N T E G R A N T E S D E L E Q U I P O :ROCIO GUADALUPE FLORES LOPEZ
KRISTEL ANAHY CERVANTES SOLORZANOANA SILVIA VELAZQUEZ AREVALO
JHONATAN ISRAEL AGUILAR GARCIA
M AT E R I A :QUIMICA
T E M A :ON THE HEATS OF FORMATION OF ALKANES
Compuesto EXP MM4
HF MP2 MP4 HF B3LYP
B3LYP/D
1.-Di t BuMe -57,8 -57,58 -56,39 -57,06 -57,28 -56,39 -57,06 -57,45
2.-Di T BuPro 0 -58,34 -52,83 -60,17 -59,22 -52,83 -56,01 -59,33
3.-Tri T BuMe -56,4 -54,06 -42,15 -53,14 -51,69 -42,15 -48,72 -53,21
4.-Tretra T BuMe 0 -28,14 -2,1 -31,79 0 -2,1 -16,23 -27,32
1.-Di t BuMe
2.-Di T BuPro
3.-Tri T
BuMe
4.-Tretra
T BuMe
-80-60-40-20
0
EXPERI-MENTALMM4HFMP2MP4HF2B3LYPB3LYP/D
COMPUESTO RHF MP2 MP4 ∆(RHF-MP2)
∆(MP2-MP4)
1.-Di t butil metano -56,1 -57,06 -57,28 -0,96 -0,222.-Di t butil propano (C2) -52,71 -60,17 -59,22 -7,46 -0,953.-Di t butil propano (C2y) -47,87 -55,28 -54,36 -7,42 -0,924.-Tri t butil metano (C3) -41,62 -53,14 -51,69 -11,52 -1,455.-Tri t butil metano (C3y) -28,46 -39,77 -38,4 -11,31 -1,37
1.-Di t butil metano
2.-Di t butil propano
(C2)
3.-Di t butil propano
(C2y)
4.-Tri t butil
metano (C3)
5.-Tri t butil
metano (C3y)
-80
-60
-40
-20
0 RHFMP2
MP4
RHFMP2MP4
1.-Di t butil metano
2.-Di t butil propano
(C2)
3.-Di t butil propano
(C2y)
4.-Tri t butil
metano (C3)
5.-Tri t butil
metano (C3y)
-15
-10
-5
0 Δ(RHF-MP2)Δ(MP2-MP4)
Δ(RHF-MP2)Δ(MP2-MP4)
Peso Compuesto EXP MM4
∆ MP4 ∆ B3LYP/D
∆
01.-TRI T BU METANO -56,4 -54,06 2,34 -51,69 4,71 -53,21 3,19
6 2.-3-ETPENTANO -45,25 -44,4 0,85 -45,09 0,16 -45,28 -0,03
0 3.-CICLO DODECANO -54,59 -53,49 1,1 -53,81 0,78 -53,38 1,21
3 4.-C-BICICLO OCTANO -22,2 -22,72 -0,52 -22,83 -0,73 -22,93 -0,73
4 5.-T-BYCICLO OCTANO -15,92 -15,31 0,61 -14,88 1,06 -15,16 0,76
5 6.-CIS HUDRINDANE -30,41 -31,01 -0,6 -30,58 -0,17 -30,38 0,03
1 7.-TST PERHANTHRANCENE -58,12 -57,74 0,38 -57,28 0,84 -57,12 1
0 8.-TAT PERHANTHRACENE -52,73 -50,27 2,46 -50,93 1,8 -50,6 2,13
4 9.-ME4 ADAMANTANE -67,15 -66,55 0,6 -67,68 -0,53 -67,68 -0,53
0 10.-DODECAHEDRANE 18,2 14,16 -4,04 0 0 8,87 -9,13
1.-T
RI T B
U METANO
2.-3
-ETPEN
TANO
3.-C
ICLO D
ODECANO
4.-C
-BIC
ICLO
OCTAN
O
5.-T
-BYCIC
LO OCTANO
6.-C
IS H
UDRIN
DANE
7.-T
ST PERHANTHRAN
CENE
8.-T
AT PERHANTHRACENE
9.-M
E4 ADAM
ANTANE
10.-D
ODECAH
EDRANE
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
EXPERIMENTAL
MP4
EXPERIMENTALMM4MP4B3LYP/D