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metadata.dc.type: TCC
Title: Implementações computacionais e aplicação no estudo de ligações químicas em metais hexacarbonil isoeletrônicos
metadata.dc.creator: Santos Junior, Carlos Vital dos
metadata.dc.contributor.advisor1: Moura Júnior, Renaldo Tenório de
metadata.dc.description.resumo: As ligações químicas, definidas como interações entre dois átomos, são fenômenos não facilmente acessíveis experimentalmente. Portanto, métodos de química computacional vêm sendo desenvolvidos e aplicados para a análise dessas interações nos mais variados sistemas. O Chemical Bond Overlap Software (ChemBOS) é um programa que utiliza orbitais moleculares localizados para fazer análise da ligação química calculando propriedades de recobrimento e gerando mapas de densidade eletrônica para diversos sistemas químicos. Como boa parte dos programas da área, o ChemBOS apresenta alta demanda computacional. A estratégia comumente utilizada para diminuir o tempo dos processos computacionais é a utilização de técnicas de paralelismo bem balanceadas. Mostrar a aplicabilidade de uma metodologia é uma importante etapa no seu desenvolvimento, e aplicar o método para séries de sistemas com variações sistemáticas de propriedades conhecidas é uma forma de testar a eficiência do método. O sistema de escolha nesse trabalho é o composto pelos complexos metálicos hexacarboxil [M(CO)6]n, onde o efeito de retrodoação 𝜋 pode ser identificado em diferentes dados experimentais. O objetivo deste trabalho é comparar diferentes estratégias de paralelismo na integração numérica do ChemBOS, acompanhando a exatidão, precisão e desempenho de execução em paralelo. Também é objetivo desse trabalho apresentar a aplicação do modelo de recobrimento no estudo das ligações químicas em moléculas da série de complexos metálicos hexacarboxil, comparando com resultados experimentais e teóricos. Para implementação, foram aplicadas diversas estratégias de integração numérica no ChemBOS e diversos testes de desempenho baseados no aumento do speedup em função do número de processadores. No estudo das ligações em sistemas organometálicos, foram utilizados cálculos de frequência, propriedades de recobrimento, sendo a análise topológica QTAIM utilizada para fins comparativos. A estratégia aqui chamada de Subespaços Moldáveis obteve melhor desempenho no que diz respeito ao paralelismo, mantendo uma precisão numérica em uma faixa próxima a do método Monte Carlo Adaptativo. Os resultados obtidos pelo ChemBOS na avaliação das ligações químicas em sistemas organometálicos revelaram alta sensibilidade ao efeito de retrodoação, acompanhando o fortalecimento da ligação CO em função do aumento do número atômico do metal na série isoeletrônica de moléculas estudadas. Esses resultados são coerentes com a tendência dos valores de frequência de estiramento CO. Indica-se que o modelo de recobrimento fornece resultados confiáveis e coerentes com dados experimentais e outros métodos de análise de ligações químicas.
Abstract: The chemical bonds, defined as interactions between two atoms, are phenomena not easily accessible experimentally. Therefore, computational chemistry methods have been developed and applied for the analysis of these interactions in different kind of systems. The Chemical Bond Overlap Software (ChemBOS) is a computer program that uses localized molecular orbitals to do chemical bond analysis calculating overlap properties for general molecular systems. Like most of the programs in the area, ChemBOS presents high computational demand. The common strategy to decrease the processes computational time is to use parallel computation with good load balance. Besides that, to show the applicability of an methodology is an important step in its development, and to apply the methodology for a series of systems with a systematic variation of known properties is an way to test the efficiency of the model. The chosen system in this work is the hexacarbonyl series of type [M(CO)6]n, for which the retrodonation effect can be identified in experimental data. The aim of this work is to compare different parallel strategies in the numerical integration at ChemBOS, comparing the accuracy, precision and execution performance in parallel. Also, this work aims to apply the overlap model to study hexacarbonyl organometallic systems, in comparison with experimental data and QTAIM model. To do the implementation, it was applied different strategies of numerical integration at ChemBOS and performance tests based on speedups were done in function of threads numbers. At the organometallic chemical bonds study, frequency calculations, overlap properties and QTAIM analysis were done. The strategy introduced by this work, here called “malleable subspace” showed better performance regarding the parallel computation, keeping a numerical precision in a range near the Adaptive Monte Carlo. The obtained results using the overlap model to the organometallic systems reveal a high sensibility to the retrodonation effect, being sensitive to the increase of CO stability in function of the increase of the nuclear charge of the metal in a isoelectronic series. These results corroborate the trend observed for the CO stretching frequencies. Therefore, it should be noted that the overlap model provides confident results, that are coherent with the experimental data and with other theoretical tools.
Keywords: ChemBOS
Computação paralela
Integração numérica
Organometálicos e retrodoação π
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal da Paraíba
metadata.dc.publisher.initials: UFPB
metadata.dc.publisher.department: Química e Física
metadata.dc.rights: Acesso aberto
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/14754
Issue Date: 10-May-2019
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