Tp Hyperchem

TRABAJO PRÁCTICO N° 2.1: SIMULACIONES COMPUTACIONALES

Objetivos:
Conocer el programa Hyperchem® y aprender un uso básico.
Calculo de Energías de Ionización de elementos del segundo periodo, de energías de unión de moléculas y análisis de las mismas.
Visualización de orbitales moleculares y construcciones geométrica.

A. ATOMOS. Energías de ionización. (Energías en Kcal/mol)

ELEMENTOATOMO
ION
E.I. Calc.(1)
E.I. Tab (*)

Multiplicidad
Carga
Energía
Multiplicidad
Carga
Energía


Li
2
0
-4.632
1
+1
-4.510
122
124
Be
1
0
-9.091
2
+1
-8904,34226
186
215
B
2
0
-15.305
1
+1
-15.121
184
191
C
3
0
-23.520
2
+1
-23269,5015
250
259
N
4
0
-33.952
3
+1
-33.629
323
335
O
3
0
-46.683
4
+1
-46.410
273
314
F
2
0
-62.026
3+1
-61.671
355
401
(*) Indicar fuente bibliográfica:
Tabla IONIZATION ENERGY del Campus de exacta/QGI1.





Análisis de la tendencia observada:
Observamos que la E.I. comienza creciendo a medida que crece de grupo (de izquierda a derecha), pero cuando comienza el grupo 3 (No metales) decae y vuelve a crecer hasta llegar al O (2) donde decae nuevamente y aumenta en el F el cual poseela E.I. más alta.
Este crecimiento de izquierda derecha podríamos asociarlo con diversos factores, como el incremento de la electronegatividad, la reducción del radio atómico con el consecuente aumento de la carga nuclear efectiva (la cual aumenta a medida que avanzamos de grupo) requiriendo así energías de ionización más altas.
(1) Empleando la siguiente ecuación en una hoja de cálculo seobtuvieron los valores: (E ionización (M) = EM+ - EM).
(2) La causa de la excepción del oxígeno se debe su configuración electrónica externa: 1s2 2s2 2p2x 2p1y 2p1z, como vemos el ultimo electrón (2p2x) del átomo puede ser repelido por los otros haciendo más fácil su extracción si lo comparamos con el nitrógeno: 1s2 2s2 2p1x 2p1y 2p1z este posiciona sus electrones de una manera que el apantalladono sea notable.

B. MOLECULAS.

B.1. Energías de unión. (Energías en kcal/mol)
Sistema
2EM
E M2
E unión (M2) Tab. (*)
E unión (M2) Calc.(1)
N2
-9.335
-9.550
225
-215
O2 SN.
-14579,1642
-14697,57308
119
-118
O2 TRP.
-14579,1642
-14726,02167
-
-147
F2
-22244,2255
-22304,47638
37.5
-60
(*) Indicar fuente bibliográfica:
Tabla BOND DISSOCIATION ENERGIES del Campus deexacta/QGI1.
Análisis de la tendencia observada:
Los valores calculados con la ecuación (1) dieron negativas, pero estas son siempre positivas así que analizamos el modulo.
(1) E unión (M2) = EM2 – 2EM

Como se observa en la tabla los valores (modulo) tienen la siguiente tendencia:
N2 > O2 TRP. > O2 SN. > F2
Podríamos decir que desde su estructura el N2 posee triple enlace por lo que la uniónes más fuerte, el O2 doble y el F2 simple concluyendo en enlaces más débiles. En el caso del O2 triplete vemos que es más grande que el del singulete, esto se debe que según la teoría de OM el O2 triplete posee sus últimos electrones desapareados mientras que en el singulete estos comparten un orbital repeliéndose y debilitando el enlace.
(Energías en kcal/mol)
Sistema
E monómero
E dímero
Eunión calc. (2)
E unión tab.(*)
H2O
 -8037,8191
 -16076,9815
 -1.3433
3.16 ± 0.03 kcal/mol
Citosina
-35082,9897
-
-
-
Guanina
 -47543,7303
-
-
-
Cit - Gua
-
 -82638,2983
-11,5782 
-
(*) Indicar fuente bibliográfica:
Wikipedia artículo: WATER DIMER (Buckingham, A. D. The hydrogen bond, and the structure and properties of water and the water dimer. Journal of MolecularStructure 1991, 250, 111-18)
Dímero Cit-Gua






Dímero Agua


Análisis de la magnitud de las energías de unión:
Comparando los cuadros los enlaces covalentes parecen predominar por sobre el puente de hidrogeno.
Analizando el caso del dímero Cit-Gua la energía que presumiría su formación seria el puente de hidrogeno, pero dado el tamaño de las mismas moléculas que lo conforman, estás...