Treballs premiats

Simulacions computacionals de reaccions astroquímiques sobre la formació de molècules orgàniques complexes. La formamida

Simulacions computacionals de reaccions astroquímiques sobre la formació de molècules orgàniques complexes. La formamida

Detall

Àmbit temàtic: QUÍMICA
Edició: Premiats 2017

Centre: Institut Manuel Carrasco i Formiguera, Barcelona
Autor/s autora/es: Carla Blanes Gallego
Nivell educatiu: Segon de batxillerat
Tutors/es: Àngel Fontanet Rodríguez


Compartiu aquest projecte

Objectius

Els meus objectius han estat, primerament, aprendre a utilitzar l’eina de la simulació de reaccions astroquímiques mitjançant els programes ‘Gaussview’ i ‘Gaussian’. En segon lloc, m’he plantejat trobar una via favorable a l’univers per obtenir la formamida a partir de monòxid de carboni, i per últim, estudiar els efectes de la presència d’aigua , molt abundant al medi interestel·lar, en aquestes reaccions (comprovar si actua com a catalitzador o com a inhibidor). A més a més, dissenyar els perfils d’energia de totes les reaccions implicades, que són gràfics que reflecteixen el transcurs de la reacció en relació amb la seva energia, per tal d’entendre millor el cost i les condicions de la formació de la formamida al medi interestel·lar.

Metodologia

El material utilitzat ha estat el programa informàtic ‘Gaussview’, que permet construir models moleculars, accionar diverses opcions i visualitzar els resultats, juntament amb un gran rang de dades, i el programa ‘Gaussian’, un software acoblat al Gaussview que s’encarrega de la part de càlculs mitjançant  mètodes de la química quàntica.

El procés experimental consisteix a simular computacionalment un seguit de reccions partint de molècules senzilles, basant-me en les reaccions més favorables fins a l’obtenció de la formamida, NH2CHO. A més, he repetit el procediment incloent una molècula d’aigua.

Els passos seguits per a cada reacció han estat: 1) Construcció manual de molècules (reactius i productes integrants de les reaccions) amb el Gaussview. 2) Càlcul de la variació d’entalpia mitjançant l’optimització de les molècules. 3) Càlcul de la barrera d’energia mitjançant l’ús de l’eina de ‘scan’ del Gaussview.

Amb aquestes dades he pogut dissenyar els corresponents perfils d’energia de totes les reaccions, així com determinar el camí més favorable per a la formació de la formamida, basant-me en les reaccions més estables i amb barreres d’energia menors.

Conclusions

He après a utilitzar l’eina de simular computacionalment reaccions astroquímiques, i a obtenir-ne les dades energètiques, mitjançant els programes ‘Gaussview’ i ‘Gaussian’. També he trobat i estudiat el mecanisme de reacció més favorable per a l’obtenció de la formamida a l’univers: 1) CO + HN -> HNCO, 2) HNCO + H -> NH2CO, 3) NH2CO + H -> NH2CHO. He simulat les reaccions implicades i n’he dissenyat els perfils d’energia. Tanmateix, he estudiat els efectes de la presència d’aigua en les reaccions següents: HNCO + H -> HNCHO, on actua com a inhibidor fent pujar la barrera d’energia i alentiment, per tant, el procés; i HNCO + H -> NH2CO, on l’aigua actua com a catalitzador, fent baixar la barrera d’energia, i augmentant la velocitat del procés.
He arribat a la conclusió final, doncs, que al medi interestel·lar, per aconseguir la molècula orgànica complexa formamida, se seguiria el camí que trobem unes línies més amunt, ja que és el més favorable. A més a més, en el cas que hi figurés la presència d’aigua, la velocitat augmentaria per a la segona reacció, com s’havia esmentat en la hipòtesi.