Superfície de energia potencial e cinética da reação entre CO2 e ferro - Vicentini, Eduardo Dias (2019)
O aumento da concentração atmosférica de CO2 está relacionado a mudanças climáticas e problemas ambientais. A redução das emissões de dióxido de carbono por meio da sua utilização em reações químicas é um desafio, já que se trata de uma espécie termodinamicamente bastante estável. Com o objetivo de avaliar as interações intrínsecas entre o ferro e CO2 , estuda-se a reação Fe + CO2 → FeO + CO. Trata-se de um estudo teórico, em fase gasosa, em que foi empregado o nível de teoria B3LYP/def2-TZVP. Foram ajustadas funções de energia potencial, utilizando redes neurais, que foram conectadas suavemente a um potencial de longa distância que descreve efeitos de dispersão. A representação foi feita pela expansão de muitos corpos, em que a metodologia baseada em redes neurais demonstrou êxito no ajuste de potenciais de dois e três corpos, tendo sido empregados, nas funções que descrevem sistemas com átomos idênticos, os polinômios permutacionalmente invariantes. A complexidade da superfície de energia potencial para o sistema de quatro corpos, devido a presença de correlação eletrônica forte e a quantidade de pontos estacionários, inviabilizam o ajuste do potencial de quatro corpos e impossibilitaram o estudo da dinâmica da reação. São descritos todos os pontos estacionários, em termos de suas geometrias de equilíbrio, energias relativas e frequências vibracionais harmônicas. O conjunto desses dados permite realizar uma análise termodinâmica da reação que tem variação de entalpia a 0K, ΔrH°(0K) = 31,2 kcal mol−1 e dois caminhos de reação com estados de transição com entalpias de ativação, Δ‡H(0K) = 29,7 e 41,0 kcal mol−1