Estudo computacional da fotodegradação da molécula de índigo-carmim
| Ano de defesa: | 2020 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Mato Grosso
Brasil Instituto de Ciências Exatas e da Terra (ICET) UFMT CUC - Cuiabá Programa de Pós-Graduação em Química |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | http://ri.ufmt.br/handle/1/5624 |
Resumo: | In this work, we present a computational investigation on the Indigo Carmine (IC) molecule. Structural and energetic properties for the ground and lowest-lying excited states of the IC were determined and used in the investigation of possible paths related to its photodegradation. For this purpose, the density functional theory (DFT) and its corresponding time-dependent formalism (TD-DFT) were used along with two exchange-correlation functionals: M06-2X and CAM-B3LYP. The 6-311+G(d,p) basis set was also used. All computations were performed considering water as a solvent. In general, the results obtained (for both the ground and excited states) at the M06-2X/6-311+G(d,p) and CAM-B3LYP/6- 311+G(d,p) presented good agreement. For example, the first singlet excited state was found at 2.28 eV (having oscillator strength of 0.4730) at the TD-DFT/M06-2X/6-311+G(d,p) level of thoery and at 2.19 eV (with an oscillator strength of 0.4669) at the TD-DFT/CAM-B3LYP/ 6- 311+G(d,p) level of theory. In addition, excellent agreement was observed from the comparison between the UV-Vis absorption spectra obtained through calculations with the corresponding obtained experimentally by collaborators, a fact that contributed to the validation of the choice of the theoretical approaches used here. The comparison between the structure obtained for the IC molecule in the ground state and that for its first excited state showed minor differences, suggesting that the molecule undergoes photodecomposition through a chemical reaction occurring in its excited state rather than via direct photolysis. |
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Estudo computacional da fotodegradação da molécula de índigo-carmimÍndigo-carmimDFTTD-DFTFotodecomposiçãoCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAIndigo carmineDFTTD-DFTPhotodecompositionIn this work, we present a computational investigation on the Indigo Carmine (IC) molecule. Structural and energetic properties for the ground and lowest-lying excited states of the IC were determined and used in the investigation of possible paths related to its photodegradation. For this purpose, the density functional theory (DFT) and its corresponding time-dependent formalism (TD-DFT) were used along with two exchange-correlation functionals: M06-2X and CAM-B3LYP. The 6-311+G(d,p) basis set was also used. All computations were performed considering water as a solvent. In general, the results obtained (for both the ground and excited states) at the M06-2X/6-311+G(d,p) and CAM-B3LYP/6- 311+G(d,p) presented good agreement. For example, the first singlet excited state was found at 2.28 eV (having oscillator strength of 0.4730) at the TD-DFT/M06-2X/6-311+G(d,p) level of thoery and at 2.19 eV (with an oscillator strength of 0.4669) at the TD-DFT/CAM-B3LYP/ 6- 311+G(d,p) level of theory. In addition, excellent agreement was observed from the comparison between the UV-Vis absorption spectra obtained through calculations with the corresponding obtained experimentally by collaborators, a fact that contributed to the validation of the choice of the theoretical approaches used here. The comparison between the structure obtained for the IC molecule in the ground state and that for its first excited state showed minor differences, suggesting that the molecule undergoes photodecomposition through a chemical reaction occurring in its excited state rather than via direct photolysis.CAPESNeste trabalho, apresentamos uma investigação computacional sobre a molécula de índigo carmim (IC). Propriedades estruturais e energéticas para o estado fundamental e primeiros estados excitados do IC foram determinadas e utilizadas na investigação de possíveis mecanismos relacionados à sua fotodegradação. Para isso, foi empregada a teoria do funcional da densidade (DFT) e o seu respectivo formalismo dependente do tempo (TDDFT), juntamente com dois funcionais: M06-2X e CAM-B3LYP. O conjunto de funções de base 6-311+G(d,p) também foi utilizado. Todos os cálculos foram realizados considerando-se água como solvente. De formal geral, os resultados obtidos (tanto para o estado fundamental como para os estados excitados) em M06-2X/6-311+G(d,p) e CAM-B3LYP/6-311+G(d,p) apresentaram boa concordância. Por exemplo, o primeiro estado excitado singleto do IC foi encontrado em 2,28 eV (tendo força de oscilador igual a 0,4730) no nível de teoria TDDFT/M06-2X/6-311+G(d,p) e em 2,19 eV (com força de oscilador de 0,4695) no nível de teoria TD-DFT/CAM-B3LYP/6-311+G(d,p). Ademais, excelente concordância foi observada a partir da comparação do espectro de absorção UV-Vis obtido através dos cálculos com o espectro correspondente obtido experimentalmente por pesquisadores colaboradores, fato esse que contribuiu para a validação em relação à escolha das abordagens teóricas aqui utilizadas. A comparação entre as estruturas obtidas para o IC no estado fundamental e no primeiro estado excitado apresentaram diferenças mínimas, sugerindo que a molécula tem sua fotodecomposição relacionada a uma reação química que ocorre no estado excitado em detrimento do caminho via fotólise direta.Universidade Federal de Mato GrossoBrasilInstituto de Ciências Exatas e da Terra (ICET)UFMT CUC - CuiabáPrograma de Pós-Graduação em QuímicaSouza, Gabriel Luiz Cruz dehttp://lattes.cnpq.br/2821352329397835Freitas Sobrinho, Renato Garcia de039.916.786-24http://lattes.cnpq.br/5262842566597142Souza, Gabriel Luiz Cruz de305.143.278-47http://lattes.cnpq.br/2821352329397835305.143.278-47Vicentini, Fernando Campanhã315.662.498-56http://lattes.cnpq.br/2380414092419355Silva Filho, Antônio Henrique da2024-08-07T14:23:34Z2022-03-072024-08-07T14:23:34Z2020-08-21info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisSILVA FILHO, Antônio Henrique da. Estudo computacional da fotodegradação da molécula de índigo-carmim. 2020. 55 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra, Cuiabá, 2020.http://ri.ufmt.br/handle/1/5624porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMTinstname:Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)instacron:UFMT2024-08-09T07:01:31Zoai:localhost:1/5624Repositório InstitucionalPUBhttp://ri.ufmt.br/oai/requestjordanbiblio@gmail.comopendoar:2024-08-09T07:01:31Repositório Institucional da UFMT - Universidade Federal de Mato Grosso (UFMT)false |
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In this work, we present a computational investigation on the Indigo Carmine (IC) molecule. Structural and energetic properties for the ground and lowest-lying excited states of the IC were determined and used in the investigation of possible paths related to its photodegradation. For this purpose, the density functional theory (DFT) and its corresponding time-dependent formalism (TD-DFT) were used along with two exchange-correlation functionals: M06-2X and CAM-B3LYP. The 6-311+G(d,p) basis set was also used. All computations were performed considering water as a solvent. In general, the results obtained (for both the ground and excited states) at the M06-2X/6-311+G(d,p) and CAM-B3LYP/6- 311+G(d,p) presented good agreement. For example, the first singlet excited state was found at 2.28 eV (having oscillator strength of 0.4730) at the TD-DFT/M06-2X/6-311+G(d,p) level of thoery and at 2.19 eV (with an oscillator strength of 0.4669) at the TD-DFT/CAM-B3LYP/ 6- 311+G(d,p) level of theory. In addition, excellent agreement was observed from the comparison between the UV-Vis absorption spectra obtained through calculations with the corresponding obtained experimentally by collaborators, a fact that contributed to the validation of the choice of the theoretical approaches used here. The comparison between the structure obtained for the IC molecule in the ground state and that for its first excited state showed minor differences, suggesting that the molecule undergoes photodecomposition through a chemical reaction occurring in its excited state rather than via direct photolysis. |
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