Estudo da formação de ligação de hidrogênio em aglomerados de ácidos orgânicos e precursores de nucleação atmosférica

The study of aerosol particles has become quite relevant in recent years as they are found to influence directly or indirectly the climate, resulting in serious consequences for ecosystems, affecting the natural cycles of rain and drought, among others. Aerosols may scatter or absorb solar radiation...

Nível de Acesso:openAccess
Publication Date:2017
Main Author: Gonçalves, Douglas de Souza lattes
Orientador/a: Chaudhuri, Puspitapallab lattes
Banca: Souza , Sérgio Michielon de, Marques, Alberto dos Santos
Format: Dissertação
Language:por
Published: Universidade Federal do Amazonas
Programa: Programa de Pós-graduação em Física
Department: Instituto de Ciências Exatas
Assuntos em Português:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:http://tede.ufam.edu.br/handle/tede/5623
Citação:GONÇALVES, Douglas de Souza. Estudo da formação de ligação de hidrogênio em aglomerados de ácidos orgânicos e precursores de nucleação atmosférica. 2017. 77 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2017.
Resumo Português:O estudo das partículas de aerossol tem se tornado mais relevante nos últimos anos por influenciarem direta e indiretamente o clima, implicando em sérias consequências aos ecossistemas, ciclos naturais de chuvas e secas, dentre outros, atingindo a sociedade como um todo. Os aerossóis atuam espalhando e absorvendo a radiação solar, afetando o balanço energético da atmosfera. No presente trabalho, dedicamos nossos esforços ao estudo da interação de precursores atmosféricos de nucleação (NH3 e H2SO4) com moléculas de interesse atmosférico contendo enxofre, tais como ácido metanosulfônico (CH3SO3H) ou MSA e ácido metanosulfínico (CH3SO2H) ou MSIA para analisar se essas moléculas contribuem para o processo de formação de aerossóis na atmosfera. Os cálculos usando teoria do funci-onal da densidade (DFT), com modelo B3LY P16-31-1-+G(d,p) nos mostrou o surgimento de fortes ligações de hidrogênio nos sistemas binários MSAIMSI A — NH31112,904 e ternários MSA/MSIA — (NH3 — H2SO4). A análise das propriedades químico-quânticas, tais como estrutura eletrônica, energia de ligação e espectroscopia vibracional, concluímos que, entre NH3 e H2SO4, MSA forma aglomerados binários mais fortes com NH3, enquanto que MSIA prefere H2SO4. Entretanto, nos aglomerados ternários, claramente a estrutura mais estável é MSA — (NH3 — H2SO4), podendo ser mais favorável para a formação dos aerossóis.
Resumo inglês:The study of aerosol particles has become quite relevant in recent years as they are found to influence directly or indirectly the climate, resulting in serious consequences for ecosystems, affecting the natural cycles of rain and drought, among others. Aerosols may scatter or absorb solar radiation, altering the eenergetic balance os the atmosphere. In the present work we dedicate our efforts to study the interaction of well-known atmospheric nucleation precursors (NH3 and H2SO4) with atmospheric molecules containing sulfur, such as methanesulfonic acid (CH3SO3H) or MSA and methanesulfinic acid (CH3SO2H) or MSIA. to analyze if these molecules can contribute in the process of aerosol formation in the atmosphere. Our calculations using Density Functional Theory (DFT) and B3LYP/6 - 31 + +G(d,p) model, reveal the presence of strong hydrogen bonding in the binary MSAIMSIA- NH3/H2SO4 and ternary MSAIMSIA- (NH3 - H2SO4) clusters in the gas phase. Analysing some of the quantum-chemical molecular properties like electronic structure, binding energy and vibrational spectroscopy we conclude that among NH3 and H2SO4, MSA forms stronger binary cluster with NH3 while MSIA pre-fers H2SO4. However, among the ternary clusters, MSA- (NH3 - H2SO4) is clearly the most stabilized structure which may be helpful in aerossol formation.