INSTITUTO TECNOLOGICO

DE TAPACHULA

I N T E G R A N T E S D E L E Q U I P O :

R O C I O G UA DA L U P E F L O R E S L O P E Z

K R I S T E L A N A H Y C E RVA N T E S S O L O R Z A N O

A N A S I LV I A V E L A Z Q U E Z A R E VA L O

J H O N A TA N I S R A E L A G U I L A R G A R C I A

M AT E R I A :

Q U I M I C A

T E M A :

O N T H E H E A T S O F F O R M A T I O N O F A L K A N E S

Es el cambio térmico que se utiliza para formar

un mol de una sustancia.

Magnitud termodinámica cuya variación expresa una

medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un

sistema termodinámico, o sea, la cantidad de energía que un

sistema puede intercambiar con su entorno.

Endotérmica : La entalpia es Positiva, el compuesto recibe

energía.

Exotérmica : Aquí la Entalpia es Negativa ya que el

compuesto libera energia .

Tienen sólo dos Tipos átomos : carbono e

hidrógeno

Muestran una reactividad relativamente baja, porque

sus enlaces de carbono son relativamente estables y

no pueden ser fácilmente rotos. Su formula es:

CnH2n+2

CicloalcanosSon hidrocarburos saturados,

cuyo esqueleto es formado

únicamente por átomos de

carbono unidos entre ellos con

enlaces simples en forma de

anillo. Su fórmula genérica es

CnH2n.

Por fórmula son isómeros de los

alquenos. También existen

compuestos que contienen

varios anillos, los compuestos

policíclicos.

Un conjunto de parámetros y ecuaciones

usadas en simulaciones de mecánica

molecular.

La MM trata la molécula como si

fuera un conjunto de átomos o puntos

en el espacio gobernados por una

serie de potenciales de mecánica

clásica.

La energía

total de la

molécula se

calcula como

suma de

energías de

diferentes

movimientos

que están

presentes en la

molécula.

Es el último campo de fuerza propuesto por el grupo de Allinger en 1996.

En él se han modificado algunos de los términos energéticos que aparecían en las

anteriores versiones.La energía viene dada como un sumatorio de

términos energéticos.Y este considera efectos químicos como la electronegatividad y la hiperconjuncion.

Los términos energéticos se pueden dividir en tres

grandes grupos:

1.-Campo de fuerza de valencia

(valence force field): son términos

que dependen

directamente de los enlaces

químicos.

Tensión (bond-stretching):

Este término tiene en cuenta la

energía asociada a la tensión de

un enlace entre dos

átomos, que debe depender de la

distancia interatómica y de la

constante de fuerza del

enlace.

Flexión (angle-bending potencial):

Este término está relacionado con el

ángulo de enlace.

Torsión (torsional enegries):

Este término está relacionado con el

ángulo diedro o ángulo que forman dos

planos definidos por cuatro átomos de la

molécula (ω).

Flexión fuera del plano:

Este término refleja el

movimiento fuera del plano que

puede experimentar un centro

trigonal, es decir, un átomo que

está unido a tres átomos, todos

ellos en el mismo plano.

2.Interacciones a larga

distancia

(no valencia)

Término de Van der Waals:

Este término incluye las

interacciones a larga distancia

entre dos átomos que no se

encuentran unidos

directamente.

Dipolo-dipolo: este término es

debido a las interacciones de los

posibles momentos dipolares

presentes en la molécula.

3. Términos de entrecruzamiento

(cross-terms):

Tensión-Flexión

Este término indica la interacción

entre la tensión (alargamiento y

acortamiento de dos enlaces) con la

flexión (modificación del ángulo

que forman esos dos enlaces)

Los valores de r1 y r2 son las

distancias de enlace en la molécula y

standard.

Tensión-Torsión

Este término representa la

interacción entre la

tensión y la torsión.

Cuando la mecánica molecular clásica

empezó se podían calcular las energías

de enlace de manera general pero con

el método que se empleaba no se

podían ver , los cambios presentados

ni los movimientos que estas hacían.

Flexión-Flexión

Este término también se introduce

para predecir correctamente los

espectros de vibración.

Los cálculos fueron realizados con los

alcanos ya que constituyen la clase mas

simple de compuesto porque

presentan dos clases de enlace

(carbono-carbono y carbono-

hidrogeno).

En general MM4 produjo la información

experimental sobre los calores de

formación con una exactitud química.

Actualmente existen programas que

presentan una interfase gráfica que

permite la construcción de la molécula de

una forma sencilla. Asimismo permiten

determinar de un modo automático los

tipos de átomos que forman la molécula.

La energía de una molécula y los calores de

formación se puede calcular de manera

directa con la ecuación de Schrödinger.

Se ocuparon métodos empíricos y

mecánica cuántica para tener resultados

mas exactos y confiables.

Se quiere mejorar la mecánica cuántica para

obtener resultados exactos y precisos de las

moléculas teniendo un marco de la

mecánica molecular y así tener los calores

de formación.

La ventaja de este método es que debe trabajar bien

con cualquier combinación de átomos.

El procedimiento de Wiberg y Schleyer se puede

aplicar a los primeros hidrocarburos para extenderlos

a las moléculas cercanas.

Cuando este trabajo se inicio habían ciertas

limitaciones en energía de la computadora y se

empleo el método de hartree-fock para medir la

energía, y Schroedinger creo la formula para el calculo

de la energía y calor de una molécula.

En ese entonces los resultado de hartree-fock eran

buenos mas no los exactos. Luego se utilizo el

sistema de la base 6-31G comparado en exactitud los

números experimentales para obtener los calores de

formación. Después se utilizo hartree-fock a nivel

B3LYP obteniendo mejores resultados que los

métodos anteriores sin embargo tenia algunos

errores.

La idea de este proyecto es mejorar los métodos de

la mecánica cuántica para reducir los errores en los

resultados, utilizando parámetros y el método de

Wiberg y Schleyer(estudio de las energías de la

molécula).

Los cálculos que se empezaron eran con

moléculas estacionarias, el problema era

que al aplicarlos a la realidad estas

moléculas están en movimiento vibratorio.

El modelo de Benzon no tenia en cuenta

esto ya que se pensaba que con la

parametrizacion se solucionaría el

problema. Las moléculas estaban en

movimiento, rotación y traslación, por lo

que era necesario agregar energía adicional.

La parametrizacion:

Consiste en tomar un conjunto de moléculas (de

geometría y energía conocidas experimentalmente) e

ir modificando las constantes arbitrarias

(parámetros) que aparecen en los diferentes

potenciales hasta reproducir lo mejor posible la

geometría, energía y otros valores de ese conjunto de

moléculas tomadas como modelo. Posteriormente,

una vez parametrizado el método, se podrán predecir

propiedades de otras moléculas.

En la parametrizacion es muy importante la

elección adecuada del conjunto de moléculas. Si el

conjunto es relativamente pequeño, un valor

experimental erróneo puede

producir serias distorsiones en los resultados. Esto

se puede evitar si se emplean conjuntos muy

grandes con lo cual los errores se promedian y

disminuye su importancia.

Compuesto Calculo Experimento Diferencia Peso

1.-METANO -17,89 -17,89 0 1

2.-ETANO -19,75 -20,24 0,49 6

3.-PROPANO -24,99 -24,82 -0,17 9

4.-BUTANO -29,97 -30,15 0,18 8

5.-PENTANO -35,05-35 -0,03 7

6.-HEXANO -40,12 -39,96 -0,16 7

7.-HEPTANO -45,16 -44,89 -0,27 6

8.-OCTANO -50,21 -49,82 -0,39 5

9.-NONANO -55,24 -54,75 -0,49 4

10.-ISOBUTANO -32,36 -32,15 -0,21 9

11.-ISOPETANO -36,69 -36,92 0,23 6

12.-NEOPENTANO -40,67 -40,27 -0,4 9

13.-2,3-DIMETIL PENTANO -42,16 -42,49 0,33 7

14.-2,2,3-TRIMETIL BUTANO -49,01 -48,95 -0,06 6

15.-2,2-DIMETIL PENTANO -49,7 -49,2 -0,5 6

16.-3,3-DIMETIL PENTANO -47,86 -48,08 0,22 6

17.-3-ETIL PENTANO -44,4 -45,25 0,85 6

18.-2,4-DIMETIL PENTANO -48,12 -48,21 0,09 6

19.-2,5-DIMETIL HEXANO -52,85 -53,18 0,33 5

Tabla 1: Primeros 19 compuestos

Compuesto Calculo Experimento Diferencia Peso

1.-2,2,3,3-TETRA METIL BUTANO -53,86 -53,92 0,06 5

2.-2,2,3,3.TETRA METIL PENTANO -56,75 -56,64 -0,11 5

3.-DI T BUTIL METANO -57,59 -57,8 0,21 5

4.-TETRA ETIL METANO -55,33 -55,67 0,34 7

5.-TRI T BUTIL METANO -54,06 -56,4 2,34 0

6.-CICLO PENTANO -18,59 -18,74 0,15 9

7.-CICLO HEXANO -29,59 -29,43 -0,16 8

8.-CICLO HEPTANO -27,88 -28,22 0,34 7

9.-CICLO OCTANO -29,72 -29,73 0,01 7

10.-CICLO NONANO -31,37 -31,73 0,36 6

11.-CICLO DECANO -36,74 -36,88 0,14 4

12.-CICLO DODECANO -53,49 -54,59 1,1 0

13.-1,1.DIMTILCICLOPENTANO -33,02 -33,04 0,02 6

14.-METILCICLOPENTANO -25,7 -25,27 -0,43 2

15.-ETIL CICLO PENTANO -30,35 -30,34 -0,01 5

16.METIL CICLO HEXANO -36,99 -36,99 0 9

17.-1,1-DIMETIL CICLO HEXANO -43,43 -43,26 -0,17 6

18.-1-AX-2-EQ-DIMETIL CICLO

HEXANO -41,71 -41,13 -0,58 6

19.-1-EQ-2-EQ-DIMETIL CICLO

HEXANO -43,34 -42,99 -0,35 6

20.-BICICLO[3,3,1]NONANE -30,04 -30,5 0,46 2

Continuación de Tabla 1: Siguientes 20

Compuesto Calculo Experimento Diferencia Peso

1.-CIS BICICLO OCTANO -27.88 -22.20 -.52 3

2.-TRANS BICICLO OCTANO -15.31 -15.92 .61 4

3.-TRANS DECALIN -43.60 -43.54 -.06 6

4.-CIS DECALIN -40.91 -40.45 -.46 6

5.-TRANS-HYDRINDANE -31.73 -31.45 -.28 5

6.-CIS-HYDRINDANE -31.01 -30.41 -.60 5

7.-TST-PERHANTHRACENE -57.74 -58.12 .38 1

8.-TAT-PERHANTHRACENE -50.27 -52.73 2.46 0

9.-NORBORNANE -13.10 -13.12 .02 5

10.-1,4-DIMETHYLNORBORNANE -30.90 -30.62 -.28 5

11.-ADAMANTANE -31.85 -31.76 -.09 2

12.-1,3,5,7-

TETRAMETHYLADAMANTANE

-66.55 -67.15 .60 4

13.-PROTOADAMANTANE -20.11 -20.54 .43 2

14.-CONGRESSANE -35.04 -34.61 -.43 3

15.-BICYCLO[2.2.2]OCTANE -21.90 -22.58 .68 7

16.-PERHYDROTRIQUINACENE -24.01 -24.46 .45 3

17.-DODECAHEDRANE 14.05 18.2b 4.15 0

18.-2,2-DI-T-BUTYLPROPANE -58.34 (-59.22)c,d 0.88 0

19.-TETRA-T-BUTYLMETHANE -28.14 –c – 0

Continuación de la Tabla 1: siguientes 19

calculo

-80

-60

-40

-20

0

20

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58calculo

experimento

difererncia

GRAFICA DE LA TABLA 1

Enlaces Parámetros

C–C - 87.1067

C–H -106.7763

Me 2.0108

Iso -3.3565

Neo -6.9273

R6 4.9713

R5 4.4945

TOR .5767

PARAMETROS KCAL/MOL

-120

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

C-C C-H Me Iso Neo R6 R5 TOR

PARAMETROS KCAL/MOL

Parámetro MM4a HFb MP2b MP4b B3LYPb B3LYP/Db

C-C -87.1067 11885.2

6

11928.521 11934.276 11960.060 11958.022

C-H -106.7763 6301.24

5

6325.032 6331.240 6351.951 6344.581

Me 2.01.08 2.540 -0.173 0.835 1.664 0.961

Iso -3.3565 -3.537 0.704 -0.969 -2.767 -1.825

Neo -6.9273 -8.028 2.594 -1.426 -6.366 -3.795

R6 4.9713 8.127 1.409 2.349 4.171 2.693

R5 4.4945 6.935 0.366 1.440 3.374 1.396

TOR 0.5767 1.002 0.121 0.254 0.559 0.265

WSD with stat 0.34 0.92 0.61 0.42 0.55 0.35

WSD w/o stat 0.45 0.82 0.65 0.43 0.47 0.44

C-C

C-H-2000.0000

0.0000

2000.0000

4000.0000

6000.0000

8000.0000

10000.0000

12000.0000

MM4HF

MP2MP4

B3LYPB3LYP/D

C-C

C-H

MM4

HF

MP2MP4

B3LYPB3LYP/D

-10.0000

-5.0000

0.0000

5.0000

10.0000

ME ISONEO R6

R5TOR

WSD (with stat)

MM4

HF

MP2

MP4

B3LYP

B3LYP/D

Compuesto Calculo ISE SE IDE

1.-METANO -17,89 0 0 0

2.-ETANO -19,75 -0,03 -0,6 -1,37

3.-PROPANO -24,99 0 0 -3,24

4.-BUTANO -29,97 0,02 0,86 -5,25

5.-PENTANO -35,05 0,02 1,65 -7,29

6.-HEXANO -40,12 0,01 2,4 -9,34

7.-HEPTANO -45,16 0 3,2 -11,4

8.-OCTANO -50,21 -0,01 4 -13,45

9.-NONANO -55,24 -0,03 4,81 -15,51

10.-ISOBUTANO -32,36 0 0 -5,65

11.-ISOPENTANO -32,36 0,99 1,62 -8,34

12.-NEOPENTANO -40,67 0 0 -8,66

13.-DIMETIL PENTANO -42,16 2,69 3,41 -12,01

14.-TRIMETIL BUTANO -49,01 4,87 4,87 -16,32

15.-3,3 DIMETIL PENTANO -49,7 2,09 2,66 -14,26

16.-3,2 DIMETIL PENTANO -47,86 4,5 4,5 -15,57

17.-ETIL PENTANO -44,4 3,67 5,49 -14,22

18.-DIMETIL PENTANO -48,12 1,99 3,29 -13,88

19.-DIMETIL HEXANO -52,85 1,88 4,4 -15,82

Compuesto Calculo ISE SE IDE

20.-TETRAMETIL BUTANO -53.86 8.33 8.33 -21.42

21.- TETRAMETIL PENTANO -56.75 11.29 11.29 -25.46

22.- DI T BUTIL METANO -57.59 9.29 10.45 -22.71

23.- TETRA ETIL BUTANO -55.33 8.72 8.72 -23.38

24.- TRI T BUTIL METANO -54.06 42.86 42.86 -47.3

25.- CICLO PENTANO -18.59 5.58 6.15 -6.46

26.- CICLO HEXANO -29.59 0.53 0.53 -10,4

27 CICLO HEPTANO -27.88 7.5 8.07 -13,99

28.- CICLO OCTANO -29.72 12.08 12.08 -18.01

29.- CICLO NONANO -31,37 15.51 16.28 -21.94

30.- CICLO DECANO -36,76 15.97 16.74 -25.64

31.- CICLO DODECANO -53.49 10.76 11.68 -30.49

32.-1,1.DIMETILCICLOPENTANO -32,02 6.59 7.4 -12,66

33.- METIL CICLO PENTANO -25.7 5.6 6.42 -8.79

34.- ETIL CICLO PENTANO -30.35 6.15 7.61 -11,39

35.- METIL CICLO HEXANO -36.99 0.39 0.49 -13,03

36.- DIMETIL CICLO HEXANO -43,43 2,37 2.37 -17,3,5

37.-1 AX 2 EQ DIMETIL CICLO HEXANO -41,71 3.14 3.14 -17.29

38.-1 EQ 2 EQ DIMETIL CICLO HEXANO -43.34 1,49 1.51 -16,5

Compuesto Calculo ISE SE IDE

39.- BICICLO[3,3,1]NONANE -30.04 7.65 8.24 -20.39

1.-CIS BICICLO OCTANO -22,77 9,88 10,67 -13,24

2.-TRANS BICICLO OCTANO -15,31 18,1 18,1 -12,71

3.-TRANS DECALIN -43,6 0,52 0,52 -21,22

4.-CIS DECALIN -40,91 3,21 3,21 -22,57

5.-TRANS HIDRINDANE -31,73 7,03 7,03 -16,8

6.-CIS HIDRRINDANE -31,01 7,7 7,75 -17,82

7.-TRANS SYS TRANS -57,74 0,4 0,4 -32,19

8.-TRANS SYS TRANS -50,27 7,87 7,87 -32,63

9.-NORBORNANCE -13,1 14,45 14,45 -11,08

10.-DIEMTIL NORBORNANCE -30,9 13,26 13,26 -16,18

11.-ADAMANTANE -31,85 2,92 2,92 -22,69

12.-TETREMETIL LADAMANTANE -66,55 1,46 1,46 -35,8

13.-PROTOADAMANTANE -20,11 15,13 15,13 -22,31

14.-CONGRESSANE -35,04 4,37 4,37 -35,19

15.-BICICLO OCTANO -21,9 10,54 10,54 -16,37

16.-PERIDOQUINACENE -24,01 12,18 12,18 -18,11

17.-DODECAHEDRANO -14,05 3,59 3,59 -34,41

18.-DI T BUTIL PROPANO -58,34 25,37 25,37 -37,27

19.-TETRA T BUTIL METANO -28,14 98,61 98,61 -75,5

CALCULO

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100

1.-

ME

TA

NO

3.-

PR

OP

AN

O

5.-

PE

NT

AN

O

7.-

HE

PT

AN

O

9.-

NO

NA

NO

11.-

ISO

PE

NT

AN

O

13.-

DIM

ET

IL P

EN

TA

NO

15.-

3,3

DIM

ET

IL P

EN

TA

NO

17.-

ET

IL P

EN

TA

NO

19.-

DIM

ET

IL H

EX

AN

O

2.-

TE

TR

A M

ET

IL P

EN

TA

NO

4.-

TE

TR

A E

TIL

ME

TA

NO

6.-

CIC

LO

PE

NT

AN

O

8.-

CIC

LO

HE

PT

AN

O

10.-

CIC

LO

NO

NA

NO

12.-

CIC

LO

DO

DE

CA

NO

14.-

ME

TIL

CIC

LO

PE

NT

AN

O

16.-

ME

TIL

CIC

LO

HE

XA

NO

18.-

1 A

X 2

EQ

DIM

ET

IL C

ICL

O H

EX

AN

O

20.-

BIC

ICL

O[3

,3,1

]NO

NA

NE

2.-

TR

AN

S B

ICIC

LO

OC

TA

NO

4.-

CIS

DE

CA

LIN

6.-

CIS

HID

RR

IND

AN

E

8.-

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S S

YS T

RA

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10.-

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IL L

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14.-

CO

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SSA

NE

16.-

PE

RID

OQ

UIN

AC

EN

E

18.-

DI

T B

UT

IL P

RO

PA

NO

CALCULO

ISE

SE

IDE

Compuesto EXP MM4 HF MP2 MP4 HF B3LYP B3LYP/D

1.-Di t BuMe -57,8 -57,58 -56,39 -57,06 -57,28 -56,39 -57,06 -57,45

2.-Di T BuPro 0 -58,34 -52,83 -60,17 -59,22 -52,83 -56,01 -59,33

3.-Tri T BuMe -56,4 -54,06 -42,15 -53,14 -51,69 -42,15 -48,72 -53,21

4.-Tretra T BuMe 0 -28,14 -2,1 -31,79 0 -2,1 -16,23 -27,32

EXPERIMENTALHF

MP4B3LYP

-100

-50

0

EXPERIMENTAL

MM4

HF

MP2

MP4

HF2

B3LYP

B3LYP/D

COMPUESTO RHF MP2 MP4 ∆(RHF-MP2) ∆(MP2-MP4)

1.-Di t butil metano -56,1 -57,06 -57,28 -0,96 -0,22

2.-Di t butil propano (C2) -52,71 -60,17 -59,22 -7,46 -0,95

3.-Di t butil propano (C2y) -47,87 -55,28 -54,36 -7,42 -0,92

4.-Tri t butil metano (C3) -41,62 -53,14 -51,69 -11,52 -1,45

5.-Tri t butil metano (C3y) -28,46 -39,77 -38,4 -11,31 -1,37

RHF

MP2MP4

-80

-60

-40

-20

0

1.-Di t butil metano

2.-Di t butil propano (C2)

3.-Di t butil propano (C2y)

4.-Tri t butil metano (C3)

5.-Tri t butil metano (C3y)

RHF

MP2

MP4

Δ(RHF-MP2)

Δ(MP2-MP4)

-20

0

1.-Di t butil metano

2.-Di t butil propano (C2)

3.-Di t butil propano (C2y)

4.-Tri t butil metano (C3) 5.-Tri t butil

metano (C3y)

Δ(RHF-MP2)

Δ(MP2-MP4)

Peso Compuesto EXP MM4 ∆ MP4 ∆ B3LYP/

D

∆

01.-TRI T BU METANO -56,4 -54,06 2,34 -51,69 4,71 -53,21 3,19

6 2.-3-ETPENTANO -45,25 -44,4 0,85 -45,09 0,16 -45,28 -0,03

0 3.-CICLO DODECANO -54,59 -53,49 1,1 -53,81 0,78 -53,38 1,21

3 4.-C-BICICLO OCTANO -22,2 -22,72 -0,52 -22,83 -0,73 -22,93 -0,73

4 5.-T-BYCICLO OCTANO -15,92 -15,31 0,61 -14,88 1,06 -15,16 0,76

5 6.-CIS HUDRINDANE -30,41 -31,01 -0,6 -30,58 -0,17 -30,38 0,03

1 7.-TST PERHANTHRANCENE -58,12 -57,74 0,38 -57,28 0,84 -57,12 1

0 8.-TAT PERHANTHRACENE -52,73 -50,27 2,46 -50,93 1,8 -50,6 2,13

4 9.-ME4 ADAMANTANE -67,15 -66,55 0,6 -67,68 -0,53 -67,68 -0,53

0 10.-DODECAHEDRANE 18,2 14,16 -4,04 0 0 8,87 -9,13

EXPERIMENTALMM4

MP4B3LYP/D

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

EXPERIMENTAL

MM4

MP4

B3LYP/D