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Title: Investigação por métodos de primeiros princípios do metanol.
Authors: Dias, Rafael Freitas
metadata.dc.contributor.advisor: Batista, Ronaldo Junio Campos
Keywords: Metanol
Física teórica
Física matemática
Issue Date: 2013
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Ciências – Física de Materiais. Departamento de Física, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: DIAS, R. F. Investigação por métodos de primeiros princípios do metanol. 2013. 66 f. Dissertação (Mestrado em Física de Materiais) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2013.
Abstract: Neste trabalho, aplicamos métodos de primeiros princípios, baseado na teoria do funcional da densidade para investigar as propriedades estruturais e a estabilidade do metanol líquido sob efeito de campo elétrico externo. Utilizando o potencial ReaxFF para gerar os líquidos usados na dinâmica de primeiros princípios conseguimos reduzir o tempo computacional para obter a convergência da energia (600 ps usando ReaxFF mais 1 ps utilizando primeiros princípios). Observamos que o funcional PBE é capaz de descrever com boa precisão (erro de 4%) a densidade correta do metanol em condições normais de temperatura e pressão, que no caso da água somente é obtido com a inclusão da interação de Van der Waals. Vimos que o campo elétrico externo alinha as moléculas formando cadeias unidimensionais. Observamos que a estabilidade aumenta com o número de moléculas na cadeia. A presença de reservatórios de cargas facilita a quebra do metanol sendo que, é energeticamente favorável que a quebra ocorra no reservatório de elétrons. Vimos também que se a quebra ocorre no ligação C - H é energeticamente favorável que a quebra ocorre na molécula da cadeia mais próxima ao eletrodo. Entretanto, se a quebra ocorrer na ligação O - H é energeticamente favorável que a quebra aconteça na molécula da cadeia mais distante ao eletrodo.
metadata.dc.description.abstracten: In this thesis, we apply first principles methods based on density functional theory to investigate structural properties and stability of liquid methanol under external electric field effect. Using the ReaxFF potential to generate the liquids used in the first principles dynamics we reduce the computational time to obtain the convergence in the energy (600 ps using ReaxFF plus 1 ps using first principles). We observed that PBE functional is capable to describe with good precision (4 % error) the correct density of methanol at normal conditions of pressure and temperature, that in case of water it is only possible by adding Van der Waals interactions. We observed or found that external electric field aligns the molecules forming one - dimensional chains. We observed that the stability increases with the number of molecules in chain. The presence of charge reservoirs facilitates breaking of methanol and, it is energetically favorable that breaking occurs at electrons reservoir. We also found when the molecule breaking occurs in the C - H bond it is energetically favorable that the breaking occurs in the molecule of chain which is closest to the charge reservoirs. On the other hand, weather the molecule breaking occurs in the O - H bond it is energetically favorable that such a breaking occur in the molecule of the chain most distant from the reservoir.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/3467
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