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Universidade Federal do Maranhão
Centro de Ciências de Imperatriz
Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Materiais
PPGCM043 – Química Computacional – Prof.: Mateus R. Lage
Atividade 8 - 2025.2
	
Realizar cálculo de otimização de geometria, seguido de cálculo de frequências vibracionais para a molécula de N2 e para o íon N22-, no vácuo, utilizando o método AM1 e o funcional DFT B3LYP. Empregar o conjunto de funções de base def2-TZVP para a realização dos cálculos DFT. Após a realização dos cálculos, complete a tabela abaixo e faça a discussão os resultados obtidos.
	Espécie Química
	Estado de spin
	AM1
	B3LYP/def2-TZVP
	
	
	Energia (Eh)
	Comp. de Ligação (Å)
	Energia (Eh)
	Comp. de Ligação (Å)
	N2
	Singleto
	-15,219085391745
	1,10568
	-109,521127765790
	1,09106
	
	Tripleto
	-15,003161908378
	1,22842
	-109,249458917226
	1,27465
	N22-
	Singleto
	-14,784164988192
	1,21631
	-109,047328258072
	1,31015
	
	Tripleto
	-14,825654832097
	1,21484
	-109,086294063733
	1,32117
Imagens:
	
Figura 01 – Estrutura otimizada da molécula de N2.
 
Fonte: vest
Discussão dos resultados:
	A molécula dinitrogênio é um composto, formado por dois átomos de nitrogênio que se ligam covalentemente, resultando na fórmula N2. Essa substância é um gás diatômico encontrado na atmosfera, representando cerca de 78% do ar atmosférico [1]. Desde sua descoberta, os complexos de dinitrogênio têm sido estudados intensivamente devido à sua potencial aplicação na fixação de nitrogênio [2]. 
O estudo da molécula de dinitrogênio (N2) e de seus íons é de grande importância na compreensão das propriedades de ligação em sistemas diatômicos simples. A molécula de N2 é dem conhecida por apresentar uma ligação tripla, forte, resultando em alta estabilidade e pequena Distância interatômica. Já o ânion N22- possui dois elétrons adicionais, o que influência significativamente o comprimento de ligação e a energia total do Sistema [2,3].
A química Computacional tornou-se uma área essencial para ajudar a racionalizar resultados teóricos e vem se mostrando útil na análise da reatividade das espécies radicais orgânicas busca empregar métodos teóricos para avaliar a viabilidade térmica as quais envolvem elétrons desemparelhados e, portanto, exigem um tratamento mais cuidadoso [4].
Para este relatório foram realizados cálculos de otimização de geometria e frequências vibracionais para as espécies N2 e N22- nos estados singleto e tripleto utilizando o método AM1 e o funcional DFT B3LYP e o conjunto de funções de base def2-TZVP.
 Neste contexto este trabalho tem como objetivo apresentar resultados referentes aos dados obtidos por meio dos cálculos computacionais, busca-se analisar as alterações estruturais e eletrônicas relacionadas a adição de eletróns de ânion N22, comparando com a espécie N2 para compreender as variações no comprimento da ligação e nas frequências vibracionais. 
Após a realização dos cálculos de otimização de geometria e frequencia vibracional foi obtida a estrutura apresentada na Figura 01. Os resultados de energia total e comprimentos de ligação, estão distribuidos na Tabela acima, considerando os estados singleto e tripleto para as espécies anteriormente mencionadas. 
Para o método AM1 para a espécie N2, no estado singleto apresenta energia de -15,2191Eh e o comprimento de ligação (1,10568 Å), no estado tripleto a energia é menos negativa de -15,0032 Eh e comprimento de ligação aumenta (1,22842 Å). Para o N22-, as o estado singleto apresentou energia de -14,78416499 Eh e comprimento de ligação de 1,21631 Å, enquanto o tripleto apresentou energia de -14,82565483 Eh e comprimento de ligação de 1,21484 Å. Embora as diferenças sejam pequenas, o estado tripleto de N22- revelou-se ligeiramente mais estável.
Esses resultados são corroborados pela literatura que demonstra que o estado fundamental do N2 é singlete e fortemente ligado esses resultados consistentes com estudos que mostram a sensibilidade das propriedades eletrônicas do nitrogênio a mudanças no estado de spin e na carga, o que é fundamental para aplicações em química teórica e materiais nitrogenados 
Referências:
	[1] F. Souza Nunes, A.C. Raimondi, A.C. Niedwieski, Fixação de nitrogênio: estrutura, função e modelagem bioinorgânica das nitrogenases a estrutura e o modo de ação da nitrogenase de molibdênio, 2003.
[2] M. Schmitt, I. Krossing, Terminal end-on coordination of dinitrogen versus isoelectronic CO: A comparison using the charge displacement analysis, J Comput Chem 44 (2023) 149–158. https://doi.org/10.1002/jcc.26837.
[3] A. Chauhan, H.S. Karnamkkott, S.M.N.V.T. Gorantla, K.C. Mondal, Dinitrogen Binding and Activation: Bonding Analyses of Stable V(III/I)-N2-V(III/I) Complexes by the EDA-NOCV Method from the Perspective of Vanadium Nitrogenase, ACS Omega 7 (2022) 31577–31590. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c04472.
[4] T. Renningholtz, E.R.X. Lim, M.J. James, C. Trujillo, Computational methods for investigating organic radical species, Org Biomol Chem 22 (2024) 6166–6173. https://doi.org/10.1039/d4ob00532e.
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