Aplicação de métodos de mecânica-quântica no estudo da degradação da atrazina
Resumo
Resumo: A atrazina é um dos herbicidas mais utilizados no mundo por atuar seletivamente no
controle de plantas daninhas pré e pós-emergência em culturas agrícolas, principalmente de
milho e de cana de açúcar. Com o intuito de degradar este herbicida, técnicas oxidativas
avançadas, baseadas no radical hidroxila, são utilizadas. Porém, durante o processo de
degradação da atrazina, muitos outros subprodutos são gerados, o que ocasiona muitas
incertezas sobre o mecanismo desta reação. Nesta perspectiva, estudos teóricos foram
dirigidos em calcular as energias e as geometrias moleculares correspondentes de alguns
estados de transição selecionados, objetivando gerar curvas de energias potencial para a
etapa de abstração de hidrogênio. A partir disso, foram calculadas as energias de ativação e
variações de energia livre de cada processo de abstração de hidrogênio da atrazina pelo
radical hidroxila. Neste contexto, a influência de fatores cinéticos, termodinâmicos, sobre a
geometria do estado de transição e dos caminhos de reações foram analisados. Para a
execução de tal proposta, foi utilizada a DFT com os funcionais B3LYP, M062x e
BHandHLYP, juntamente com as funções de base 6-311g(d,p) e a base consistente cc-pvdz,
totalizando 6 conjuntos de resultados. Os resultados obtidos para a etapa de abstração de
hidrogênio são coerentes, considerando os perfis de distribuição de produtos, com àqueles
obtidos experimentalmente, o que atesta a eficiência da metodologia empregada.
Palavras chave: atrazina, cinética da reação de abstração de hidrogênio, modelagem
molecular Abstract: Atrazine is one of the most widely employed herbicide, due to its selectively action in
the control of pre and post emergence weeds in agricultural crops, mainly maize and sugar
cane. Aiming to convert atrazine to less toxic chemicals, advanced oxidative techniques
based in hydroxyl radical are usually carried out. However, during the atrazine degradation
process, many subproducts are generated, which leads to a high uncertainty about the
reaction mechanism. Under this perspective, a theoretical approach was done aiming
specifically to get geometrical and activation energies information about some selected
transition states and its molecular structures during the hydrogen abstraction step by
hydroxyl radical. Kinetic and thermodynamic parameters, like activation energy and Gibbs
free energy changes, were determinated to the hydrogen abstraction step in atrazine using
DFT functionals B3LYP , M062x and BHandHLYP combined with basis sets 6-311g(d,p) and
cc-pvdz, comprising 6 methodological levels. It was with this proposal to understand the
influence of kinetics, thermodynamics, geometry of the transition state and the paths of
reactions calculated. The results are in a very good agreement with the experimental
secondary products distribution profiles, what assures that the methodology above described
is efficient.
Keywords: atrazine, hydrogen abstraction reaction kinetics, molecular modelling.
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