El documento describe los métodos para calcular los calores de formación de alcanos utilizando mecánica molecular. Explica que inicialmente se usaron métodos empíricos como MM4 que produjeron resultados razonablemente precisos, pero que no consideraban los movimientos moleculares. Más tarde se aplicaron métodos de mecánica cuántica como Hartree-Fock y DFT que mejoraron la precisión, aunque todavía había errores. El objetivo actual es mejorar los métodos cuánticos mediante la parametrización y el uso de conjuntos de datos más

1. 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 .

2. 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

3. 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.

4. La energía total de la molécula se calcula como suma de energías de diferentes movimientos que están presentes en la molécula. 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.

5. MM4 : 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.

6. Términos energéticos

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 2.Interacciones a larga distancia (no valencia)

11. 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 dipolar es presentes en la molécula.

12. 3. Términos de entrecruzamiento (cross-terms):

13. 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.

14. 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.

15. Flexión-Flexión Este término también se introduce para predecir correctamente los espectros de vibración.

16. 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).

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. En eseentonces 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).

21. 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.

22. La parametrización: 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.

23. 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.

24. 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.

25. Tabla 1: Primeros 19 compuestos

26. Continuación de Tabla 1: Siguientes 20

27. Continuación de la Tabla 1: siguientes 19

36. INSTITUTO TECNOLOGICO DE TAPACHULAINTEGRANTES DEL EQUIPO:ROCIO GUADALUPE FLORES LOPEZKRISTEL ANAHY CERVANTES SOLORZANOANA SILVIA VELAZQUEZ AREVALOJHONATAN ISRAEL AGUILAR GARCIAMATERIA:QUIMICATEMA:ON THE HEATS OF FORMATION OF ALKANES