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Calores De Formacion
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Transcript of Calores De Formacion
INSTITUTO TECNOLOGICO
DE TAPACHULA
I N T E G R A N T E S D E L E Q U I P O :
R O C I O G UA DA L U P E F L O R E S L O P E Z
K R I S T E L A N A H Y C E RVA N T E S S O L O R Z A N O
A N A S I LV I A V E L A Z Q U E Z A R E VA L O
J H O N A TA N I S R A E L A G U I L A R G A R C I A
M AT E R I A :
Q U I M I C A
T E M A :
O N T H E H E A T S O F F O R M A T I O N O F A L K A N E S
Es el cambio térmico que se utiliza para formar
un mol de una sustancia.
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
energía.
Exotérmica : Aquí la Entalpia es Negativa ya que el
compuesto libera energia .
Tienen sólo dos Tipos 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
CicloalcanosSon 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.
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
diferentes
movimientos
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.
Los términos energéticos se pueden dividir en tres
grandes grupos:
1.-Campo de fuerza de valencia
(valence force field): son términos
que dependen
directamente de los enlaces
químicos.
Tensión (bond-stretching):
Este término tiene en cuenta la
energía asociada a la tensión de
un enlace entre dos
átomos, que debe depender de la
distancia interatómica y de la
constante de fuerza del
enlace.
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 centro
trigonal, 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 se
encuentran 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 y
acortamiento de dos enlaces) con la
flexión (modificación del ángulo
que forman esos dos enlaces)
Los valores de r1 y r2 son las
distancias de enlace en la molécula y
standard.
Tensión-Torsión
Este término representa la
interacción entre la
tensión y la torsión.
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 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 puede
producir 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 1
2.-ETANO -19,75 -20,24 0,49 6
3.-PROPANO -24,99 -24,82 -0,17 9
4.-BUTANO -29,97 -30,15 0,18 8
5.-PENTANO -35,05-35 -0,03 7
6.-HEXANO -40,12 -39,96 -0,16 7
7.-HEPTANO -45,16 -44,89 -0,27 6
8.-OCTANO -50,21 -49,82 -0,39 5
9.-NONANO -55,24 -54,75 -0,49 4
10.-ISOBUTANO -32,36 -32,15 -0,21 9
11.-ISOPETANO -36,69 -36,92 0,23 6
12.-NEOPENTANO -40,67 -40,27 -0,4 9
13.-2,3-DIMETIL PENTANO -42,16 -42,49 0,33 7
14.-2,2,3-TRIMETIL BUTANO -49,01 -48,95 -0,06 6
15.-2,2-DIMETIL PENTANO -49,7 -49,2 -0,5 6
16.-3,3-DIMETIL PENTANO -47,86 -48,08 0,22 6
17.-3-ETIL PENTANO -44,4 -45,25 0,85 6
18.-2,4-DIMETIL PENTANO -48,12 -48,21 0,09 6
19.-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 0
6.-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 7
10.-CICLO NONANO -31,37 -31,73 0,36 6
11.-CICLO DECANO -36,74 -36,88 0,14 4
12.-CICLO DODECANO -53,49 -54,59 1,1 0
13.-1,1.DIMTILCICLOPENTANO -33,02 -33,04 0,02 6
14.-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 6
18.-1-AX-2-EQ-DIMETIL CICLO
HEXANO -41,71 -41,13 -0,58 6
19.-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
calculo
-80
-60
-40
-20
0
20
1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58calculo
experimento
difererncia
GRAFICA DE LA TABLA 1
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
PARAMETROS KCAL/MOL
-120
-100
-80
-60
-40
-20
0
20
C-C C-H Me Iso Neo R6 R5 TOR
PARAMETROS KCAL/MOL
Parámetro MM4a HFb MP2b MP4b B3LYPb B3LYP/Db
C-C -87.1067 11885.2
6
11928.521 11934.276 11960.060 11958.022
C-H -106.7763 6301.24
5
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
C-C
C-H-2000.0000
0.0000
2000.0000
4000.0000
6000.0000
8000.0000
10000.0000
12000.0000
MM4HF
MP2MP4
B3LYPB3LYP/D
C-C
C-H
MM4
HF
MP2MP4
B3LYPB3LYP/D
-10.0000
-5.0000
0.0000
5.0000
10.0000
ME ISONEO R6
R5TOR
WSD (with stat)
MM4
HF
MP2
MP4
B3LYP
B3LYP/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 -12,01
14.-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 -12,66
33.- 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 -17,3,5
37.-1 AX 2 EQ DIMETIL CICLO HEXANO -41,71 3.14 3.14 -17.29
38.-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 -35,8
13.-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
CALCULO
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
1.-
ME
TA
NO
3.-
PR
OP
AN
O
5.-
PE
NT
AN
O
7.-
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PT
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9.-
NO
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11.-
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13.-
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IL H
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DI
T B
UT
IL P
RO
PA
NO
CALCULO
ISE
SE
IDE
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
EXPERIMENTALHF
MP4B3LYP
-100
-50
0
EXPERIMENTAL
MM4
HF
MP2
MP4
HF2
B3LYP
B3LYP/D
COMPUESTO RHF MP2 MP4 ∆(RHF-MP2) ∆(MP2-MP4)
1.-Di t butil metano -56,1 -57,06 -57,28 -0,96 -0,22
2.-Di t butil propano (C2) -52,71 -60,17 -59,22 -7,46 -0,95
3.-Di t butil propano (C2y) -47,87 -55,28 -54,36 -7,42 -0,92
4.-Tri t butil metano (C3) -41,62 -53,14 -51,69 -11,52 -1,45
5.-Tri t butil metano (C3y) -28,46 -39,77 -38,4 -11,31 -1,37
RHF
MP2MP4
-80
-60
-40
-20
0
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)
RHF
MP2
MP4
Δ(RHF-MP2)
Δ(MP2-MP4)
-20
0
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)
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
EXPERIMENTALMM4
MP4B3LYP/D
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
EXPERIMENTAL
MM4
MP4
B3LYP/D