Estudos teóricos de moléculas orgânicas na formação de aerossóis atmosféricos

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Gonçalves, Douglas de Souza
• Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/5811275314599479, https://orcid.org/0000-0001-6877-123X
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Amazonas; Instituto de Ciências Exatas; Brasil; UFAM; Programa de Pós-graduação em Física
• Palavras-chave em Português: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA: FISICA: FISICA ATOMICA E MOLECULAR: ESTRUTURA ELETRONICA DE ATOMOS E MOLECULAS TEORIA; Aerossol Atmosférico; Precursores Atmosféricos de Nucleação; Ácido Metanossulfônico; Ligação de Hidrogênio; DFT; QTAIM; Simulação de Monte Carlo
• Link de acesso: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/8858

A presença dos aerossóis na atmosfera é considerada como um dos fatores responsáveis pelas mudanças climáticas que estão ocorrendo ao redor do mundo. Há um consenso de que a formação de aerossóis atmosféricos (AA's) se inicia a partir das interações entre certas moléculas atmosféricas, por exemplo o H2SO4 e H2O. Essas moléculas são conhecidas como precursores atmosféricos de nucleação (PAN's) e formam aglomerados moleculares estabilizados por ligações de hidrogênio. Porém, ainda existem dúvidas sobre a composição exata desses aglomerados, a natureza das ligações intermoleculares e as contribuições de diferentes componentes, principalmente de moléculas orgânicas, no fortalecimento e crescimento desses aglomerados na formação de novas partículas. No presente trabalho, aplicamos modelos quânticos baseados em DFT e simulação clássica para investigar as interações de MSA e alguns aminoácidos com PAN's. O trabalho foi desenvolvido em fase gasosa, importante para entender o processo inicial da formação dos AA's e em solução, o que é importante na formação de núcleos de condensação de nuvens. As ligações de hidrogênio foram caracterizadas usando parâmetros energéticos e vibracionais, junto com ferramentas da teoria quântica de átomos em moléculas. A análise das energias de ligação indicam que o MSA de fato traz uma estabilidade adicional para os aglomerados com H2SO4 e as temperaturas e pressões mais baixas em maiores altitudes da troposfera, favorecem a formação dos aglomerados de MSA(H2SO4)n. Análises das propriedades eletrônicas demostram que a taxa de espalhamento elástico de luz aumenta com o crescimento desses aglomerados e, a solvatação deles, demonstra a capacidade desses sistemas em condensar água em sua superfície. Estendendo a análise de solvatação para aminoácidos, analisamos a distribuição e energia livre de solvatação para a glicina, alanina e valina, o que indicou uma estrutura com maior presença da valina na região de interface, seguida da alanina e, por fim, a glicina, cuja energia livre indica a preferência pela região de bulk.