Utilización Del Programa Hyperchem Para El Cálculo De Orbitales Moleculares
Páginas: 5 (1163 palabras)
Publicado: 6 de diciembre de 2012
Utilización del programa HyperChem para el cálculo de orbitales moleculares
Modelado molecular.
La característica común a las técnicas de modelado molecular es que utilizan como nivel más bajo de información los átomos individuales (o pequeños grupos de átomos), en contraste con los métodos cuánticos que consideran de forma explícita a los electrones.
Uno de los aspectos del modeladomolecular es la mecánica molecular que usa la mecánica clásica como base física para describir las moléculas. Los átomos son descritos normalmente como cargas puntuales que tienen una masa asociada. Las interacciones entre los átomos vecinos se describen mediante interacciones de tipo muelle (para los enlaces covalentes) y fuerzas de Van der Waals.
La ventaja del modelaje molecular es que reduce lacomplejidad del sistema, permitiendo trabajar con moléculas de mayor tamaño. En muchas ocasiones, el modelaje molecular se utiliza como paso previo para obtener una geometría de partida de una molécula, antes de realizar un cálculo mecanocuántico.
En moléculas complejas como, por ejemplo, enzimas se pueden combinar métodos de mecánica molecular con otros de mecánica cuántica sobre la parte de lamolécula en la que se centra la reactividad
Métodos cuánticos.
Una de las aplicaciones de la química cuántica es el estudio del comportamiento electrónico de átomos y moléculas y su relación con la estructura molecular y la reactividad química. La base de los cálculos cuánticos es la ecuación de ondas de Schrödinger, cuya resolución sólo es posible mediante aproximaciones (excepto cuandoúnicamente hay dos partículas interaccionando, como es el caso del protón y electrón del átomo de hidrógeno).
La teoría enlace de valencia (EV o VB), la teoría de orbitales moleculares (OM o MO) o la teoría del funcional de densidad (DFT) constituyen distintas aproximaciones a la resolución de la ecuación de ondas.
Los métodos basados en orbitales moleculares han sido ampliamente aplicados en químicacomputacional, aunque en la actualidad los métodos DFT han adquirido una amplia popularidad debido a que dan resultados de precisión comparable a los mejores métodos de OM con tiempos de cálculo más reducidos.
Existen varios métodos de OM que se diferencian en la importancia de las aproximaciones realizadas. Los métodos más aproximados usan algunos parámetros empíricos, evitando que tengan queser calculados. Estos métodos se conocen con el nombre de métodos semi-empíricos en contraste con los métodos ab-initio que no requieren de parámetros empíricos.
Programas de química computacional
En su origen, la entrada de datos en los programas de cálculo se realizaba mediante un archivo de texto en el que, entre otros datos, era preciso introducir manualmente las coordenadas de los átomosen la molécula. El programa generaba, a su vez, un nuevo archivo de texto que incluía los resultados del cálculo (por ejemplo, los coeficientes de participación de cada orbital atómico en cada orbital molecular). Los programas actuales, como HyperChem, utilizan una interfase gráfica que facilita en gran medida la entrada de datos y la visualización de los resultados. Este tipo de programaspresentan características como las siguientes:
• La molécula puede introducirse gráficamente dibujándola en pantalla, sin necesidad de suministrar coordenadas atómicas. Los programas suelen usar bases de datos internas para predecir, en lo posible, distancias y ángulos de enlace.
• Un único programa suele integrar diferentes métodos computacionales, tanto de modelaje molecular como de mecánica cuántica,que pueden ser aplicados a la misma molécula.
• Los resultados del cálculo pueden ser visualizados de forma gráfica (por ejemplo, la distribución de cargas, los orbitales moleculares, etc.).
Ejemplo de cálculo de OM de la molécula de CO mediante el software HyperChem
A continuación se describe paso a paso cómo se realizaría un cálculo de OM sobre la molécula de CO.
Dibujo de la...
Modelado molecular.
La característica común a las técnicas de modelado molecular es que utilizan como nivel más bajo de información los átomos individuales (o pequeños grupos de átomos), en contraste con los métodos cuánticos que consideran de forma explícita a los electrones.
Uno de los aspectos del modeladomolecular es la mecánica molecular que usa la mecánica clásica como base física para describir las moléculas. Los átomos son descritos normalmente como cargas puntuales que tienen una masa asociada. Las interacciones entre los átomos vecinos se describen mediante interacciones de tipo muelle (para los enlaces covalentes) y fuerzas de Van der Waals.
La ventaja del modelaje molecular es que reduce lacomplejidad del sistema, permitiendo trabajar con moléculas de mayor tamaño. En muchas ocasiones, el modelaje molecular se utiliza como paso previo para obtener una geometría de partida de una molécula, antes de realizar un cálculo mecanocuántico.
En moléculas complejas como, por ejemplo, enzimas se pueden combinar métodos de mecánica molecular con otros de mecánica cuántica sobre la parte de lamolécula en la que se centra la reactividad
Métodos cuánticos.
Una de las aplicaciones de la química cuántica es el estudio del comportamiento electrónico de átomos y moléculas y su relación con la estructura molecular y la reactividad química. La base de los cálculos cuánticos es la ecuación de ondas de Schrödinger, cuya resolución sólo es posible mediante aproximaciones (excepto cuandoúnicamente hay dos partículas interaccionando, como es el caso del protón y electrón del átomo de hidrógeno).
La teoría enlace de valencia (EV o VB), la teoría de orbitales moleculares (OM o MO) o la teoría del funcional de densidad (DFT) constituyen distintas aproximaciones a la resolución de la ecuación de ondas.
Los métodos basados en orbitales moleculares han sido ampliamente aplicados en químicacomputacional, aunque en la actualidad los métodos DFT han adquirido una amplia popularidad debido a que dan resultados de precisión comparable a los mejores métodos de OM con tiempos de cálculo más reducidos.
Existen varios métodos de OM que se diferencian en la importancia de las aproximaciones realizadas. Los métodos más aproximados usan algunos parámetros empíricos, evitando que tengan queser calculados. Estos métodos se conocen con el nombre de métodos semi-empíricos en contraste con los métodos ab-initio que no requieren de parámetros empíricos.
Programas de química computacional
En su origen, la entrada de datos en los programas de cálculo se realizaba mediante un archivo de texto en el que, entre otros datos, era preciso introducir manualmente las coordenadas de los átomosen la molécula. El programa generaba, a su vez, un nuevo archivo de texto que incluía los resultados del cálculo (por ejemplo, los coeficientes de participación de cada orbital atómico en cada orbital molecular). Los programas actuales, como HyperChem, utilizan una interfase gráfica que facilita en gran medida la entrada de datos y la visualización de los resultados. Este tipo de programaspresentan características como las siguientes:
• La molécula puede introducirse gráficamente dibujándola en pantalla, sin necesidad de suministrar coordenadas atómicas. Los programas suelen usar bases de datos internas para predecir, en lo posible, distancias y ángulos de enlace.
• Un único programa suele integrar diferentes métodos computacionales, tanto de modelaje molecular como de mecánica cuántica,que pueden ser aplicados a la misma molécula.
• Los resultados del cálculo pueden ser visualizados de forma gráfica (por ejemplo, la distribución de cargas, los orbitales moleculares, etc.).
Ejemplo de cálculo de OM de la molécula de CO mediante el software HyperChem
A continuación se describe paso a paso cómo se realizaría un cálculo de OM sobre la molécula de CO.
Dibujo de la...
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