Efecto del sustituyente en la barrera de energía para la producción de dihidrógeno a partir del complejo [(PY5Me2)Mo(H)(OH)]+
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Fecha
2020
Profesor/a Guía
Facultad/escuela
Idioma
es
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Editor
Universidad Andrés Bello
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Licencia CC
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Resumen
En búsqueda de nuevas opciones para reemplazar los combustibles fósiles, se sabe que el
hidrógeno molecular (o dihidrógeno) corresponde a una de esas opciones. La producción de
hidrógeno molecular a partir del agua tiene una barrera de energía elevada, por lo que también se
buscan nuevas alternativas para su producción. En el 2010 Hermamala J. Karunadasa, Christopher
J. Chang y Jeffrey R. Long, detectaron que a partir de un compuesto de molibdeno,
específicamente [(PY5Me2)Mo(CF3SO3)]+
, al intercambiar (CF3SO3) por una molécula de agua,
forma su respectivo acuocomplejo [(PY5Me2)Mo(H2O)]+
el cual conlleva una liberación de
hidrógeno molecular, existiendo evidencia experimental de la influencia que pueden ejercer los
grupos sustituyentes que se pueden localizar en posiciones -para de los anillos de piridina (PY).
Al variar la naturaleza del sustituyente en una posición -para de un solo anillo de piridina
ecuatorial, desde grupos donadores de electrones a grupos aceptores de electrones, la barrera de
energía se verá afectada, los resultados esperados de este cambio de sustituyente es que influya en
la barrera de energía de una manera lineal, relacionando los resultados con los parámetros de
Hammett el cual indica que la energía de activación es proporcional al cambio en la energía libre
de Gibbs.
Se calculará la energía de estado de transición y complejo reactante en los cuales se llevará a cabo
la sustitución por estos grupos sustituyentes {NH2, CH3, H, F, CF3 y CN} en una posición - para
de un anillo de piridina ecuatorial, para luego calcular barreras de energía electrónica, barrera de
entalpía y barrera de energía libre de Gibbs, usando la teoría del funcional de la densidad o DFT,
empleando la funcional BP86 de intercambio-correlación, y el conjunto de funciones de base del
tipo 6-31+G para los átomos no metálicos más el pseudopotencial MWB28 para el centro metálico.
In search of new options to replace fossil fuel, it is well documented that molecular Hydrogen is an option. The molecular Hydrogen production made from water is expensive in terms of energy, therefore, new production alternatives are searched for. In 2010 Hermamala J. Karunadasa, Christopher J. Chang and Jeffrey R. Long, detected that starting from a molybdenum-based compound, specifically [(PY5Me2)Mo(CF3SO3)]+ , exchanging (CF3SO3) by a water molecule, forms its respective aqua complex [(PY5Me2)Mo(H2O)]+ , which after a reduction and rearrangement, releases Dihydrogen. There exists experimental evidence about influence that the substituent groups, located in “para-” position on pyridine rings, can exert over the energy barrier. By varying the nature of the Substituent by one para- position for only one equatorial Pyridine, from electron donating groups to electron withdrawing groups, the energy barrier is going to be affected, the expected result from this Substituent change is that affects the energy barrier in a linear manner, confronting the results with the Hammett parameters which indicates that activation energy is proportional to change in Gibbs free energy. The transition state energy and reactant state will be calculated in which the substitution will be carried out by these substituent groups {NH2, CH3, H, F, CF3 y CN}, in the para- position on a equatorial pyridine, to later calculate the electronic energy barriers, enthalpy barrier and Gibbs free energy barrier. Density functional theory or DFT will be applied, making use of BP86 exchange–correlation functional and the set of base functions of type 6-31+G for non-metallic atoms and the pseudopotential MWB28 for metallic center.
In search of new options to replace fossil fuel, it is well documented that molecular Hydrogen is an option. The molecular Hydrogen production made from water is expensive in terms of energy, therefore, new production alternatives are searched for. In 2010 Hermamala J. Karunadasa, Christopher J. Chang and Jeffrey R. Long, detected that starting from a molybdenum-based compound, specifically [(PY5Me2)Mo(CF3SO3)]+ , exchanging (CF3SO3) by a water molecule, forms its respective aqua complex [(PY5Me2)Mo(H2O)]+ , which after a reduction and rearrangement, releases Dihydrogen. There exists experimental evidence about influence that the substituent groups, located in “para-” position on pyridine rings, can exert over the energy barrier. By varying the nature of the Substituent by one para- position for only one equatorial Pyridine, from electron donating groups to electron withdrawing groups, the energy barrier is going to be affected, the expected result from this Substituent change is that affects the energy barrier in a linear manner, confronting the results with the Hammett parameters which indicates that activation energy is proportional to change in Gibbs free energy. The transition state energy and reactant state will be calculated in which the substitution will be carried out by these substituent groups {NH2, CH3, H, F, CF3 y CN}, in the para- position on a equatorial pyridine, to later calculate the electronic energy barriers, enthalpy barrier and Gibbs free energy barrier. Density functional theory or DFT will be applied, making use of BP86 exchange–correlation functional and the set of base functions of type 6-31+G for non-metallic atoms and the pseudopotential MWB28 for metallic center.
Notas
Tesis (Licenciado en Química)
Palabras clave
Hidrógeno como Combustible, Obtención y Producción, Recursos Energéticos Renovables