Caracterizacao da estrutura eletronica de moleculas com aplicacao em astrofisica

Abstract

Resumo: A astrofísica molecular, ou astroquímica, é o ramo da astronomia que estuda moléculas presentes no meio interestelar por meio da análise de suas propriedades físicas e químicas. Neste trabalho, será apresentado um estudo da estrutura eletrônica de cinco moléculas que tiveram suas detecções confirmadas no meio interestelar, na nuvem molecular Sagitário B2: formamida, isocianato de metila, ureia, acetamida e n-metilformamida. Suas geometrias foram otimizadas pelo método de Hartree-Fock, por meio do pacote GAMESS. Ao comparar os resultados das distâncias internucleares com dados experimentais da literatura, observou-se que a diferença percentual entre eles foi inferior a 3% para todas as moléculas selecionadas, mostrando que os dados estão em concordância. Os dados de otimização da geometria foram utilizados para estimar a primeira energia de ionização e o momento de dipolo elétrico das cinco moléculas, embora tenha sido identificada uma maior discrepância em relação aos valores disponíveis na literatura. Essas divergências são, em grande parte, atribuídas às limitações do método de Hartree-Fock. Ainda assim, tais informações são importantes para o estudo de interações moleculares, usados na construção de bancos de dados que integram informações teóricas e experimentais. Esses dados servem de base para comparações com espectros obtidos por telescópios, contribuindo para o estudo de compostos interestelares e fornecendo informações sobre a temperatura, composição, densidade e evolução de estruturas macroscópicas no universo

Abstract: Molecular astrophysics, or astrochemistry, is the branch of astronomy that studies molecules present in the interstellar medium through the analysis of their physical and chemical properties. This work presents a study on the electronic structure of five molecules whose detections were confirmed in the interstellar medium, in the Sagittarius B2 molecular cloud: formamide, methyl isocyanate, urea, acetamide, and N-methylformamide. Their geometries were optimized using the Hartree-Fock method via the GAMESS package. When comparing the results of internuclear distances with experimental data from the literature, it was observed that the percentage difference between them was less than 3% for all selected molecules, demonstrating agreement between the data. The optimized geometry data were employed to estimate the first ionization energy and the electric dipole moment of the five molecules, although greater discrepancies were identified compared to the values available in the literature. These discrepancies are largely attributed to the limitations of the Hartree-Fock method. Nevertheless, such information is important for studying molecular interactions and is used in the construction of databases that integrate theoretical and experimental data. These data serve as a basis for comparisons with spectra obtained through telescopes, contributing to the study of interstellar compounds and providing insights into the temperature, composition, density, and evolution of macroscopic structures in the universe