Parâmetros Moleculares em Funções de Correlação Temporal na Dinâmica de Solvatação Mecânica Márcio Marques Martins marciomm@iq.ufrgs.br
Instituto de Química - UFRGS
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.1/74
Introdução - O que é a Dinâmica de Solvatação? Todos os processos dinâmicos que ocorrem quando um soluto, inicialmente em equilíbrio com o solvente, tem suas propriedades moleculares (geometria, distribuição de cargas, polarizabilidade, etc) alteradas e provocam alterações na configuração e energias de interação soluto-solvente constituem o que chamamos de Dinâmica de Solvatação(SD).
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Importância da SD Historicamente, reações químicas são em grande parte efetuadas na fase líquida mas, em contrapartida, a fase líquida é pouco estudada pelos químicos. Um conhecimento dos processos dinâmicos que ocorrem na fase líquida pode levar a reações melhor controladas, além de gerar novas teorias.
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A SD dielétrica e a SD mecânica Podemos distingüir entre dois tipos de solvatação: •
A solvatação que envolve variações na distribuição de cargas do soluto - SD dielétrica ou polar
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.4/74
A SD dielétrica e a SD mecânica Podemos distingüir entre dois tipos de solvatação: •
A solvatação que envolve variações na distribuição de cargas do soluto - SD dielétrica ou polar
•
A solvatação que envolve variações na geometria do soluto - SD mecânica ou apolar
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.4/74
Motivações para o estudo da SD mecânica •
Mesmo na SD polar, a solvatação mecânica está presente;
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Motivações para o estudo da SD mecânica •
Mesmo na SD polar, a solvatação mecânica está presente;
•
há pouco conhecimento teórico acerca da solvatação mecânica;
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Motivações para o estudo da SD mecânica •
Mesmo na SD polar, a solvatação mecânica está presente;
•
há pouco conhecimento teórico acerca da solvatação mecânica;
•
o estudo da SD mecânica pode trazer compreensão até mesmo acerca da SD polar;
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Potencial Intermolecular Sejam duas moléculas, uma de soluto e uma de solvente. Elas interagem entre si por um potencial intermolecular aos pares, por exemplo, o potencial de Lennard-Jones 12-6. σ 12
σ 6
−4 U (r) = 4 r } | {z r } | {z Urep (r)
Uatt (r)
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Energia de Solvatação(ES) 12 6 σ σ Uf (r) = 4 − r r Ue (r) = 4 e
σ 12 e
r
−
σ 6 e
r
∆U = Ue − Uf
∆U = ∆Urep + ∆Uatt
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Simulações de SD fora do equilíbrio
Simulações fora do equilíbrio podem ser acompanhadas por meio da função resposta S(t)
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Simulações de SD fora do equilíbrio
Simulações fora do equilíbrio podem ser acompanhadas por meio da função resposta S(t) ∆U (t) − ∆U (∞) S(t) = , ∆U (0) − ∆U (t)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.8/74
Simulações de SD fora do equilíbrio
Simulações fora do equilíbrio podem ser acompanhadas por meio da função resposta S(t) ∆U (t) − ∆U (∞) S(t) = , ∆U (0) − ∆U (t)
mas requer que calculem-se trajetórias para os componentes da solução com o soluto nos estados fundamental e excitado. =⇒ elevado custo computacional, embora mais realista.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.8/74
A Teoria da Resposta Linear Um sistema inicialmente no equilíbrio (t=0), sujeito a uma perturbação externa temporalmente dependente em uma variável arbitrária A • muda o valor de equilíbrio dessa propriedade de hAi para Ā(t),
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A Teoria da Resposta Linear Um sistema inicialmente no equilíbrio (t=0), sujeito a uma perturbação externa temporalmente dependente em uma variável arbitrária A • muda o valor de equilíbrio dessa propriedade de hAi para Ā(t), • com a flutuação na propriedade A sendo δA(t) = Ā(t) − hAi
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.9/74
A Teoria da Resposta Linear Um sistema inicialmente no equilíbrio (t=0), sujeito a uma perturbação externa temporalmente dependente em uma variável arbitrária A • muda o valor de equilíbrio dessa propriedade de hAi para Ā(t), • com a flutuação na propriedade A sendo δA(t) = Ā(t) − hAi • e a energia dissipada no sistema pela perturbação varia de acordo com as flutuações espontâneas do sistema(Teorema da flutuação-dissipação).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.9/74
Simulações de SD de equilíbrio Baseando-nos a RL, podemos estudar a SD por meio de Funções de Correlação Temporal(TCF) da ES
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Simulações de SD de equilíbrio Baseando-nos a RL, podemos estudar a SD por meio de Funções de Correlação Temporal(TCF) da ES 2
C(t) = h∆U (0)∆U (t)i − h∆U i .
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Simulações de SD de equilíbrio Baseando-nos a RL, podemos estudar a SD por meio de Funções de Correlação Temporal(TCF) da ES 2
C(t) = h∆U (0)∆U (t)i − h∆U i . Vantagem: apenas trajetórias de equilíbrio, com o soluto e o solvente em seus estados fundamentais, são necessárias para a obtenção da ES e cálculo das TCFs.
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Sistemas-modelo estudados •
argônio dissolvido em argônio líquido (Ar-Ar)
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Sistemas-modelo estudados •
argônio dissolvido em argônio líquido (Ar-Ar)
•
nitrogênio dissolvido em argônio líquido (N2 -Ar)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.11/74
Sistemas-modelo estudados •
argônio dissolvido em argônio líquido (Ar-Ar)
•
nitrogênio dissolvido em argônio líquido (N2 -Ar)
Em ambos os sistemas estudaremos mecanismos de relaxação de N-corpos e influência de correlações repulsivas e atrativas em vários estados termodinâmicos.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.11/74
Estados termodinâmicos Estado
Vm
ρ
T
1
11,3
0,533
151
2
75,3
0,800
151
3
56,5
1,066
151
4
37,6
1,602
151
5
28,2
2,136
151
Densidade do ponto triplo
6
28,2
2,136
87
Ponto triplo
Comentário
Ponto crítico
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Modelos de solvatação •
L : Larger Epsilon, aumentos no parâmetro (sistemas Ar-Ar e N2 -Ar);
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Modelos de solvatação •
L : Larger Epsilon, aumentos no parâmetro (sistemas Ar-Ar e N2 -Ar);
•
Lσ: Larger Sigma, aumentos no parâmetro σ (sistemas Ar-Ar e N2 -Ar);
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Modelos de solvatação •
L : Larger Epsilon, aumentos no parâmetro (sistemas Ar-Ar e N2 -Ar);
•
Lσ: Larger Sigma, aumentos no parâmetro σ (sistemas Ar-Ar e N2 -Ar);
•
L σ: Larger Epsilon-Sigma, aumentos em ambos os parâmetros (sistemas Ar-Ar e N2 -Ar);
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.13/74
Modelos de solvatação •
L : Larger Epsilon, aumentos no parâmetro (sistemas Ar-Ar e N2 -Ar);
•
Lσ: Larger Sigma, aumentos no parâmetro σ (sistemas Ar-Ar e N2 -Ar);
•
L σ: Larger Epsilon-Sigma, aumentos em ambos os parâmetros (sistemas Ar-Ar e N2 -Ar);
•
LB: Larger Bond, aumento no comprimento de ligação (apenas sistemas N2 -Ar);
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.13/74
Modelos de solvatação •
L : Larger Epsilon, aumentos no parâmetro (sistemas Ar-Ar e N2 -Ar);
•
Lσ: Larger Sigma, aumentos no parâmetro σ (sistemas Ar-Ar e N2 -Ar);
•
L σ: Larger Epsilon-Sigma, aumentos em ambos os parâmetros (sistemas Ar-Ar e N2 -Ar);
•
LB: Larger Bond, aumento no comprimento de ligação (apenas sistemas N2 -Ar);
•
LB , LBσ e LB σ: apenas sistemas N2 -Ar.
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TCFs de N-corpos A ES (∆Uj ) como diferença entre energia de interação Uje do soluto excitado com a j-ésima molécula do solvente e energia de interação Ujf do soluto no estado fundamental com a j-ésima molécula de solvente,
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.14/74
TCFs de N-corpos A ES (∆Uj ) como diferença entre energia de interação Uje do soluto excitado com a j-ésima molécula do solvente e energia de interação Ujf do soluto no estado fundamental com a j-ésima molécula de solvente, ∆Uj = Uje − Ujf .
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.14/74
TCFs de N-corpos A ES (∆Uj ) como diferença entre energia de interação Uje do soluto excitado com a j-ésima molécula do solvente e energia de interação Ujf do soluto no estado fundamental com a j-ésima molécula de solvente, ∆Uj = Uje − Ujf .
A TCF "coletiva" é definida como
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.14/74
TCFs de N-corpos A ES (∆Uj ) como diferença entre energia de interação Uje do soluto excitado com a j-ésima molécula do solvente e energia de interação Ujf do soluto no estado fundamental com a j-ésima molécula de solvente, ∆Uj = Uje − Ujf .
A TCF "coletiva" é definida como
C(t) =
N X N X
[h∆Uj (0)∆Uk (t)i − h∆Uj i h∆Uk i] .
j=1 k=1
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TCFs de N-corpos(cont.) A TCF de "2 corpos" é definida como
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TCFs de N-corpos(cont.) A TCF de "2 corpos" é definida como
C2 (t) =
N h X j=1
h∆Uj (0)∆Uj (t)i − h∆Uj i
2
i
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.15/74
TCFs de N-corpos(cont.) A TCF de "2 corpos" é definida como
C2 (t) =
N h X
h∆Uj (0)∆Uj (t)i − h∆Uj i
j=1
2
i
E a TCF de "3 corpos" é definida como
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.15/74
TCFs de N-corpos(cont.) A TCF de "2 corpos" é definida como
C2 (t) =
N h X
h∆Uj (0)∆Uj (t)i − h∆Uj i
j=1
2
i
E a TCF de "3 corpos" é definida como
C3 (t) =
N X
[h∆Uj (0)∆Uk (t)i − h∆Uj i h∆Uk i] .
j=1
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TCFs de N-corpos(cont.) A TCF de "2 corpos" é definida como
C2 (t) =
N h X
h∆Uj (0)∆Uj (t)i − h∆Uj i
j=1
2
i
E a TCF de "3 corpos" é definida como
C3 (t) =
N X
[h∆Uj (0)∆Uk (t)i − h∆Uj i h∆Uk i] .
j=1
com C(t) = C2 (t) + C3 (t)
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Correlações no equilíbrio Ar-Ar σe /σ
e /
C(0)
C2 (0)
C3 (0)
−C2 (0)/C3 (0)
1
1,582
0,47
2,38
-1,91
1,25
1,025
1
0,54
0,69
-0,16
4,41
1,025
1,025
0,60
0,73
-0,14
5,25
1,025
1,095
0,78
0,90
-0,12
7,53
1,025
1,225
1,21
1,41
-0,21
6,89
1,025
1,414
2,02
2,63
-0,61
4,31
1,025
1,582
3,13
4,90
-1,77
2,77
1,100
1
25,9
38,9
-13,0
3,00
1,100
1,025
27,4
40,7
-13,3
3,07
1,100
1,582
72,1
94,4
-22,3
4,23
1,375
1
17796
35844
-18048
1,99
1,375
1,025
18691
37628
-18936
1,99
1,375
1,582
44458
88880
-44422
2,00
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Correlações no equilíbrio Ar-Ar • Os resultados exibidos referem-se ao estado 6. O modelo L exibe uma razão −C2 (0)/C3 (0)=1,27 próximo ao limite de cancelamento perfeito, como esperado.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.17/74
Correlações no equilíbrio Ar-Ar • Os resultados exibidos referem-se ao estado 6. O modelo L exibe uma razão −C2 (0)/C3 (0)=1,27 próximo ao limite de cancelamento perfeito, como esperado. • Os resultados do modelo Lσ mostram que há uma tendência de atingir-se o cancelamento perfeito com o aumento do parâmetro, embora esse limite não seja alcançado mesmo com um aumento não-físico.
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Correlações no equilíbrio Ar-Ar • Os resultados exibidos referem-se ao estado 6. O modelo L exibe uma razão −C2 (0)/C3 (0)=1,27 próximo ao limite de cancelamento perfeito, como esperado. • Os resultados do modelo Lσ mostram que há uma tendência de atingir-se o cancelamento perfeito com o aumento do parâmetro, embora esse limite não seja alcançado mesmo com um aumento não-físico. • Os resultados para os modelos L σ mostram que, para σe /σ=1,025 e e / até 1,1, o parâmetro afeta mais as C2 (0) (nc =0,8).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.17/74
Correlações no equilíbrio Ar-Ar • Os resultados exibidos referem-se ao estado 6. O modelo L exibe uma razão −C2 (0)/C3 (0)=1,27 próximo ao limite de cancelamento perfeito, como esperado. • Os resultados do modelo Lσ mostram que há uma tendência de atingir-se o cancelamento perfeito com o aumento do parâmetro, embora esse limite não seja alcançado mesmo com um aumento não-físico. • Os resultados para os modelos L σ mostram que, para σe /σ=1,025 e e / até 1,1, o parâmetro afeta mais as C2 (0) (nc =0,8). • Para σe /σ=1,1; as C2 (0) crescem mais pronunciadamente que as C3 (0) para todos os valores de e / (nc =3,1).
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Correlações no equilíbrio Ar-Ar • Os resultados exibidos referem-se ao estado 6. O modelo L exibe uma razão −C2 (0)/C3 (0)=1,27 próximo ao limite de cancelamento perfeito, como esperado. • Os resultados do modelo Lσ mostram que há uma tendência de atingir-se o cancelamento perfeito com o aumento do parâmetro, embora esse limite não seja alcançado mesmo com um aumento não-físico. • Os resultados para os modelos L σ mostram que, para σe /σ=1,025 e e / até 1,1, o parâmetro afeta mais as C2 (0) (nc =0,8). • Para σe /σ=1,1; as C2 (0) crescem mais pronunciadamente que as C3 (0) para todos os valores de e / (nc =3,1). • Para σe /σ=1,025 vemos que incrementos em e não afetam as correlações parciais (nc =10).
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Dependência da densidade
Amplitudes iniciais C(0)(◦), C2 (0) (•), e C3 (0)(∗) contra a densidade para o modelo L
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.18/74
Modelo L •
A densidades baixas as amplitudes C(0) são essencialmente de dois corpos;
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.19/74
Modelo L •
A densidades baixas as amplitudes C(0) são essencialmente de dois corpos;
•
com o aumento da densidade C2 (0) e C3 (0) crescem linearmente com ρ e
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.19/74
Modelo L •
A densidades baixas as amplitudes C(0) são essencialmente de dois corpos;
•
com o aumento da densidade C2 (0) e C3 (0) crescem linearmente com ρ e
•
ocorre cancelamento entre elas, produzindo C(0) que crescem muito pouco.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.19/74
Dependência da densidade
Amplitudes iniciais C(0)(◦), C2 (0) (•), e C3 (0)(∗) modelo Lσ. σe /σ=1,025(–) σe /σ=1,375(· · · ).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.20/74
Modelo Lσ • As C(0) para σe /σ=1,025 e σe /σ=1,375 apresentam padrão de crescimento mais pronunciado que no modelo L ;
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.21/74
Modelo Lσ • As C(0) para σe /σ=1,025 e σe /σ=1,375 apresentam padrão de crescimento mais pronunciado que no modelo L ; • efeito de cancelamento em menor escala nos modelos Lσ.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.21/74
Modelo Lσ • As C(0) para σe /σ=1,025 e σe /σ=1,375 apresentam padrão de crescimento mais pronunciado que no modelo L ; • efeito de cancelamento em menor escala nos modelos Lσ. • A densidades baixas as amplitudes comportam-se como no modelo L ;
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.21/74
Modelo Lσ • As C(0) para σe /σ=1,025 e σe /σ=1,375 apresentam padrão de crescimento mais pronunciado que no modelo L ; • efeito de cancelamento em menor escala nos modelos Lσ. • A densidades baixas as amplitudes comportam-se como no modelo L ; • mas a densidades elevadas C2 (0) exibem valores elevados;
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.21/74
Modelo Lσ • As C(0) para σe /σ=1,025 e σe /σ=1,375 apresentam padrão de crescimento mais pronunciado que no modelo L ; • efeito de cancelamento em menor escala nos modelos Lσ. • A densidades baixas as amplitudes comportam-se como no modelo L ; • mas a densidades elevadas C2 (0) exibem valores elevados; • C(0) ≈ C2 (0) (mais que no modelo L ).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.21/74
Aspectos dinâmicos coletivos
C(t): L (· · · ), Lσ(σe /σ=1,025 —; σe /σ=1,375 –∗–), L σ( e / =1,225,σe /σ=1,025 –◦–; e / =1,582,σe /σ=1,375 –•–.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.22/74
Comentários •
Modelo L apresenta C(t) altamente correlacionada (est.2);
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.23/74
Comentários •
Modelo L apresenta C(t) altamente correlacionada (est.2);
•
Modelos Lσ exibem C(t)’s com descorrelação mais rápida.
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Comentários •
Modelo L apresenta C(t) altamente correlacionada (est.2);
•
Modelos Lσ exibem C(t)’s com descorrelação mais rápida.
•
C(t)’s demais modelos exibem comportamentos variados;
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.23/74
Comentários •
Modelo L apresenta C(t) altamente correlacionada (est.2);
•
Modelos Lσ exibem C(t)’s com descorrelação mais rápida.
•
C(t)’s demais modelos exibem comportamentos variados;
•
Aumento da densidade produz C(t)’s que descorrelacionam rapidamente para todos modelos.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.23/74
Aspectos dinâmicos binários
C2 (t): L (· · · ), Lσ(σe /σ=1,025 —; σe /σ=1,375 –∗–), L σ( e / =1,225,σe /σ=1,025 –◦–; e / =1,582,σe /σ=1,375 –•–.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.24/74
Comentários •
Observa-se mecanismos de relaxação de duas etapas em todas as funções;
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.25/74
Comentários •
Observa-se mecanismos de relaxação de duas etapas em todas as funções;
•
C2 (t)’s tornam-se mais fortemente correlacionadas quando a densidade aumenta.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.25/74
Comentários •
Observa-se mecanismos de relaxação de duas etapas em todas as funções;
•
C2 (t)’s tornam-se mais fortemente correlacionadas quando a densidade aumenta.
•
As TCFs binárias afetam fortemente as TCFs coletivas, mas a superposição entre C2 (t) e C3 (t) determina comportamento das C(t).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.25/74
Efeito de cancelamento
Modelo L : C(t)(—), C 2 (t)(-•-) e C3 (t)(· · · ). C(t) ≈ C2 (t) a densidades baixas.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.26/74
TCFs repulsivas e atrativas ∆U = ∆Urep + ∆Uatt
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.27/74
TCFs repulsivas e atrativas ∆U = ∆Urep + ∆Uatt
C(t) = Crr (t) + Cra (t) + Caa (t)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.27/74
TCFs repulsivas e atrativas ∆U = ∆Urep + ∆Uatt
C(t) = Crr (t) + Cra (t) + Caa (t)
Crr (t) =
N X N X
[h∆Uj,rep (0)∆Uk,rep (t)i − h∆Uj,rep i h∆Uk,rep i] ,
j=1 k=1
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.27/74
TCFs repulsivas e atrativas ∆U = ∆Urep + ∆Uatt
C(t) = Crr (t) + Cra (t) + Caa (t)
Crr (t) =
N X N X
[h∆Uj,rep (0)∆Uk,rep (t)i − h∆Uj,rep i h∆Uk,rep i] ,
j=1 k=1
Caa (t) =
N X N X
[h∆Uj,att (0)∆Uk,att (t)i − h∆Uj,att i h∆Uk,att i] ,
j=1 k=1
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.27/74
TCFs repulsivas e atrativas ∆U = ∆Urep + ∆Uatt
C(t) = Crr (t) + Cra (t) + Caa (t)
Crr (t) =
N X N X
[h∆Uj,rep (0)∆Uk,rep (t)i − h∆Uj,rep i h∆Uk,rep i] ,
j=1 k=1
Caa (t) =
N X N X
[h∆Uj,att (0)∆Uk,att (t)i − h∆Uj,att i h∆Uk,att i] ,
j=1 k=1
2 ˙ 3 ¸ ˙ ¸ (0)∆Uk,att (t) − h∆Uj,rep i ∆Uk,att + ∆U 4 ˙ j,rep Cra (t) = ¸ ˙ ¸ 5 ∆Uj,att (0)∆Uk,rep (t) − h∆Uj,att i ∆Uk,rep j=1 k=1 N N X X
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.27/74
Correlações no Equilíbrio
C(0)(painel a), C2 (0)(painel b) e C3 (0)(painel c). Correlações repulsivas( ), atrativas(◦) e cruzadas(4).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.28/74
Comentários • No equilíbrio, correlações repulsivas, atrativas e cruzadas dependem de A hr −n i (n=24(rr),18(ra) ou 12(aa));
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.29/74
Comentários • No equilíbrio, correlações repulsivas, atrativas e cruzadas dependem de A hr −n i (n=24(rr),18(ra) ou 12(aa)); • C(0)’s de diferentes modelos de solvatação, sob normalização são independentes de modelo.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.29/74
Comentários • No equilíbrio, correlações repulsivas, atrativas e cruzadas dependem de A hr −n i (n=24(rr),18(ra) ou 12(aa)); • C(0)’s de diferentes modelos de solvatação, sob normalização são independentes de modelo. • C2 (0) C3 (0) rr, aa e ra crescem com o aumento da densidade, causando
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.29/74
Comentários • No equilíbrio, correlações repulsivas, atrativas e cruzadas dependem de A hr −n i (n=24(rr),18(ra) ou 12(aa)); • C(0)’s de diferentes modelos de solvatação, sob normalização são independentes de modelo. • C2 (0) C3 (0) rr, aa e ra crescem com o aumento da densidade, causando • aumento nas C(0) rr e ra, mas não nas C(0) aa.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.29/74
Comentários • No equilíbrio, correlações repulsivas, atrativas e cruzadas dependem de A hr −n i (n=24(rr),18(ra) ou 12(aa)); • C(0)’s de diferentes modelos de solvatação, sob normalização são independentes de modelo. • C2 (0) C3 (0) rr, aa e ra crescem com o aumento da densidade, causando • aumento nas C(0) rr e ra, mas não nas C(0) aa. • Isto deve-se ao forte efeito de cancelamento entre C2 (0) C3 (0) aa. (Ver próxima figura)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.29/74
Razões −C2(0)/C3(0)
Razões repulsivas( ), atrativas(◦) e cruzadas(4).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.30/74
Comentários •
Razões atrativas aproximam-se mais do limite de cancelamento perfeito a densidades altas
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.31/74
Comentários •
Razões atrativas aproximam-se mais do limite de cancelamento perfeito a densidades altas
•
do que as razões repulsivas ou cruzadas,
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.31/74
Comentários •
Razões atrativas aproximam-se mais do limite de cancelamento perfeito a densidades altas
•
do que as razões repulsivas ou cruzadas,
•
explicando o decréscimo das correlações coletivas atrativas observado anteriormente.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.31/74
Dinâmica Repulsiva-Atrativa
Crr (t)(—), C 2,rr (t)(-•-) e C3,rr (t)(· · · )
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.32/74
Dinâmica Repulsiva-Atrativa
Caa (t)(—), C 2,aa (t)(-•-) e C3,aa (t)(· · · )
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.32/74
Dinâmica Repulsiva-Atrativa
Cra (t)(—), C 2,ra (t)(-•-) e C3,ra (t)(· · · )
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.32/74
Comentários •
A baixas densidades C(t) ≈ C2 (t);
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.33/74
Comentários •
A baixas densidades C(t) ≈ C2 (t);
•
com o aumento da densidade as C3 (t) aumentam suas amplitudes
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.33/74
Comentários •
A baixas densidades C(t) ≈ C2 (t);
•
com o aumento da densidade as C3 (t) aumentam suas amplitudes
•
causando decréscimos nas amplitudes das C(t).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.33/74
Comentários •
A baixas densidades C(t) ≈ C2 (t);
•
com o aumento da densidade as C3 (t) aumentam suas amplitudes
•
causando decréscimos nas amplitudes das C(t).
•
As TCFs atrativas apresentam funções mais fortemente correlacionadas a densidades altas.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.33/74
Considerações sobre modelos de solvatação Somando-se as funções parciais não-normalizadas segundo C(t) = Crr (t) + Cra (t) + Caa (t) podemos comparar brevemente dois modelos de solvatação em particular, a título de exemplo.
C(t)(—), C rr (t)(· · · ), Caa (t)(– – –) e cruzadas(–·–) L ( e / =1,05; esq.), L σ( e / = σe /σ=1,05; dir.)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.34/74
Correlações no equilíbrio N2-Ar Be /B
σe /σ
e /
−C2 (0)/C3 (0) Estado 2
Estado 5
1
1
1,05
8.48
1.78
1,10
1
1
72.66
3.10
1,05
1
1,05
171.27
4.57
1,05
1
1,10
206.72
5.03
1,10
1
1,05
39.47
3.80
1,10
1
1,10
174.89
4.64
1,05
1,05
1
14.41
3.47
1,05
1,10
1
16.49
1.97
1,10
1,05
1
12.62
3.33
1,10
1,10
1
13.62
3.16
1,05
1,05
1,05
15.59
3.80
1,10
1,10
1,10
14.51
3.39
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.35/74
Correlações no equilíbrio N2-Ar • Como esperado, a densidades baixas as C2 (0) predominam em todos os modelos de solvatação, com especial atenção aos modelos envolvendo aumentos em B.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.36/74
Correlações no equilíbrio N2-Ar • Como esperado, a densidades baixas as C2 (0) predominam em todos os modelos de solvatação, com especial atenção aos modelos envolvendo aumentos em B. • A densidades altas, os modelos LBσ exibem um decréscimo significativo nas razões −C2 (0)/C3 (0).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.36/74
Correlações no equilíbrio N2-Ar • Como esperado, a densidades baixas as C2 (0) predominam em todos os modelos de solvatação, com especial atenção aos modelos envolvendo aumentos em B. • A densidades altas, os modelos LBσ exibem um decréscimo significativo nas razões −C2 (0)/C3 (0). • Para σe /σ=1,05 nc =1,2 e para σe /σ=1,1 nc =1,8 no estado 5 e 0,2/0,3 no estado 2.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.36/74
Correlações no equilíbrio N2-Ar • Como esperado, a densidades baixas as C2 (0) predominam em todos os modelos de solvatação, com especial atenção aos modelos envolvendo aumentos em B. • A densidades altas, os modelos LBσ exibem um decréscimo significativo nas razões −C2 (0)/C3 (0). • Para σe /σ=1,05 nc =1,2 e para σe /σ=1,1 nc =1,8 no estado 5 e 0,2/0,3 no estado 2. • O incremento em nc com o aumento da densidade, justifica o aumento nas C3 (0) que diminui o valor das razões C2 (0)/C3 (0) mas que não é suficiente para atingir o limite de cancelamento perfeito.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.36/74
Correlações repulsivas e atrativas Be /B
σe /σ
e /
−C2rr (0)/C3rr (0)
−C2aa (0)/C3aa (0)
Estado 2
Estado 5
Estado 2
Estado 5
1
1
1,05
7.62
1.89
6.13
1.26
1,10
1
1
14.06
2.25
4.82
1.47
1,05
1
1,05
12.20
2.11
6.64
1.31
1,05
1
1,10
10.77
2.04
6.59
1.29
1,10
1
1,05
13.33
2.18
6.30
1.36
1,10
1
1,10
12.40
2.13
6.63
1.34
1,05
1,05
1
8.29
1.92
6.34
1.27
1,05
1,10
1
8.00
1.89
6.25
1.26
1,10
1,05
1
9.03
1.96
6.30
1.36
1,10
1,10
1
8.44
1.93
6.63
1.34
1,05
1,05
1,05
8.24
1.92
6.32
1.27
1,10
1,10
1,10
8.40
1.93
6.34
1.27
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.37/74
Modelos L e LB •
Em ambos modelos C2 (0) são mais elevadas a densidades baixas, com predominância das C2,rr (0) nos modelos LB.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.38/74
Modelos L e LB •
Em ambos modelos C2 (0) são mais elevadas a densidades baixas, com predominância das C2,rr (0) nos modelos LB.
•
Com aumento da densidade −C2 (0)/C3 (0) → 1, com as razões atrativas apresentando maior tendência de cancelamento perfeito.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.38/74
Comentários - Modelos LB , LBσ e LB σ • Modelos LBσ representam apenas alterações geométricas no soluto
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.39/74
Comentários - Modelos LB , LBσ e LB σ • Modelos LBσ representam apenas alterações geométricas no soluto • o que reflete-se em valores mais elevados nas correlações binárias e ternárias.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.39/74
Comentários - Modelos LB , LBσ e LB σ • Modelos LBσ representam apenas alterações geométricas no soluto • o que reflete-se em valores mais elevados nas correlações binárias e ternárias. • Modelos LB representam alterações geométricas e energéticas no soluto
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.39/74
Comentários - Modelos LB , LBσ e LB σ • Modelos LBσ representam apenas alterações geométricas no soluto • o que reflete-se em valores mais elevados nas correlações binárias e ternárias. • Modelos LB representam alterações geométricas e energéticas no soluto • e o parâmetro afeta mais fortemente as correlações binárias, principalmente as repulsivas.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.39/74
Comentários - Modelos LB , LBσ e LB σ • Modelos LBσ representam apenas alterações geométricas no soluto • o que reflete-se em valores mais elevados nas correlações binárias e ternárias. • Modelos LB representam alterações geométricas e energéticas no soluto • e o parâmetro afeta mais fortemente as correlações binárias, principalmente as repulsivas. • Modelos LBσ aproximam-se mais do modelo L com apenas ligeiros aumentos nas correlações binárias.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.39/74
Comentários - Modelos LB , LBσ e LB σ • Modelos LBσ representam apenas alterações geométricas no soluto • o que reflete-se em valores mais elevados nas correlações binárias e ternárias. • Modelos LB representam alterações geométricas e energéticas no soluto • e o parâmetro afeta mais fortemente as correlações binárias, principalmente as repulsivas. • Modelos LBσ aproximam-se mais do modelo L com apenas ligeiros aumentos nas correlações binárias. • As razões LB σ comportam-se como as razões LBσ com parâmetros σ comparáveis.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.39/74
Aspectos dinâmicos - Modelo L
L ( e / =1,05): Estado 2 C(t)(—), C2 (t)(· · · ); Estado 5 C(t)(-•-), C2 (t)(-◦-)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.40/74
Modelo LB
LB: C(t) Be /B=1,05(—),Be /B=1,10(· · · ) e Be /B=1,20(-•-); C2 (t)Be /B=1,05(×),Be /B=1,10(+) e Be /B=1,20(∗)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.41/74
Comparação dos dois modelos •
C(t) ≈ C2 (t) para ambos os modelos em ambas as densidades;
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.42/74
Comparação dos dois modelos •
C(t) ≈ C2 (t) para ambos os modelos em ambas as densidades;
•
Alterações em B causam fortes descorrelacionamentos nas TCFs a tempos curtos
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.42/74
Comparação dos dois modelos •
C(t) ≈ C2 (t) para ambos os modelos em ambas as densidades;
•
Alterações em B causam fortes descorrelacionamentos nas TCFs a tempos curtos
•
A densidades altas, a TCF coletiva (LB Estado 5) descorrelaciona rapidamente, fruto do efeito de cancelamento entre funções de dois e três corpos.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.42/74
Modelo LB
LB : C(t) Be /B = e / =1,05(—); Be /B = e / =1,10(–•–); Be /B=1,05 e / =1,10(– – –); Be /B=1,10 e / =1,05(· · · )
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.43/74
Modelo LB
LB : C2 (t) Be /B = e / =1,05(—); Be /B = e / =1,10(–•–); Be /B=1,05 e / =1,10(– – –); Be /B=1,10 e / =1,05(· · · )
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.43/74
Modelo LBσ
LBσ: C(t) Be /B = e / =1,05(—); Be /B = e / =1,10(–◦–); Be /B=1,05 e / =1,10(– – –); Be /B=1,10 e / =1,05(· · · )
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.44/74
Modelo LBσ
LBσ: C2 (t) Be /B = e / =1,05(—); Be /B = e / =1,10(–◦–); Be /B=1,05 e / =1,10(– – –); Be /B=1,10 e / =1,05(· · · )
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.44/74
Comparação entre os modelos LB e LBσ • C(t)’s para ambos modelos descorrelacionam-se rapidamente, como as C(t) para o modelo LB, salvo diferenças devido às variações adicionais em e σ.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.45/74
Comparação entre os modelos LB e LBσ • C(t)’s para ambos modelos descorrelacionam-se rapidamente, como as C(t) para o modelo LB, salvo diferenças devido às variações adicionais em e σ. • C2 (t)’s para modelo LB acompanha tendência de solvatação LB
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.45/74
Comparação entre os modelos LB e LBσ • C(t)’s para ambos modelos descorrelacionam-se rapidamente, como as C(t) para o modelo LB, salvo diferenças devido às variações adicionais em e σ. • C2 (t)’s para modelo LB acompanha tendência de solvatação LB • enquanto que C2 (t)’s para modelo LBσ aproximam-se do modelo L para σe /σ=1,1 e densidades altas.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.45/74
Comparação entre os modelos LB e LBσ • C(t)’s para ambos modelos descorrelacionam-se rapidamente, como as C(t) para o modelo LB, salvo diferenças devido às variações adicionais em e σ. • C2 (t)’s para modelo LB acompanha tendência de solvatação LB • enquanto que C2 (t)’s para modelo LBσ aproximam-se do modelo L para σe /σ=1,1 e densidades altas. • O modelo LBσ representa uma solvatação mecânica melhor que o modelo LB .
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.45/74
Comparação entre os modelos LB e LBσ • C(t)’s para ambos modelos descorrelacionam-se rapidamente, como as C(t) para o modelo LB, salvo diferenças devido às variações adicionais em e σ. • C2 (t)’s para modelo LB acompanha tendência de solvatação LB • enquanto que C2 (t)’s para modelo LBσ aproximam-se do modelo L para σe /σ=1,1 e densidades altas. • O modelo LBσ representa uma solvatação mecânica melhor que o modelo LB . • Devido ao fato de apenas parâmetros geométricos estarem envolvidos na solvatação.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.45/74
Modelo LB σ
LB σ: C(t) - Estado 2 Be /B = e / = σe /σ =1,05(—); Be /B = e / = σe /σ =1,10(– – –); C(t) - Estado 5 Be /B = e / = σe /σ =1,05(· · · ); Be /B = e / = σe /σ =1,10(–◦–).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.46/74
Modelo LB σ
LB σ: C2 (t) - Estado 2 Be /B = e / = σe /σ =1,05(—); Be /B = e / = σe /σ =1,10(– – –); C2 (t) - Estado 5 Be /B = e / = σe /σ =1,05(· · · ); Be /B = e / = σe /σ =1,10(–◦–).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.46/74
Comentários •
C(t)’s para modelo LB σ comportam-se como funções do modelo LBσ cujas variações em σ sejam comparáveis.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.47/74
Comentários •
C(t)’s para modelo LB σ comportam-se como funções do modelo LBσ cujas variações em σ sejam comparáveis.
•
Igualmente para as C2 (t).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.47/74
Efeito de Cancelamento
L ( e / =1,05): C(t)(—), C 2 (t)(–•–), C3 (t)(· · · ).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.48/74
Efeito de Cancelamento
LB(Be /B=1,05): C(t)(—), C 2 (t)(–•–), C3 (t)(· · · ).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.48/74
Efeito de Cancelamento
LB (Be /B = e / =1,05): C(t)(—), C 2 (t)(–•–), C3 (t)(· · · ).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.48/74
Efeito de Cancelamento
LBσ(Be /B = 1, 05; σe /σ=1,10): C(t)(—), C 2 (t)(–•–), C3 (t)(· · · ).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.48/74
Efeito de Cancelamento
LB σ(Be /B = e / = σe /σ =1,10): C(t)(—), C 2 (t)(–•–), C3 (t)(· · · ).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.48/74
Comentários • Em geral, aumento da densidade provoca aumento nas correlações de dois e três corpos.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.49/74
Comentários • Em geral, aumento da densidade provoca aumento nas correlações de dois e três corpos. • Provocando TCFs parciais com decaimento lento
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.49/74
Comentários • Em geral, aumento da densidade provoca aumento nas correlações de dois e três corpos. • Provocando TCFs parciais com decaimento lento • e TCFs coletivas com decaimento extremamente rápido devido ao efeito de cancelamento.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.49/74
Comentários • Em geral, aumento da densidade provoca aumento nas correlações de dois e três corpos. • Provocando TCFs parciais com decaimento lento • e TCFs coletivas com decaimento extremamente rápido devido ao efeito de cancelamento. • Diferença entre funções de diferentes modelos são atribuídas aos níveis de excitação representrados pelos parâmetros moleculares.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.49/74
Comentários • Em geral, aumento da densidade provoca aumento nas correlações de dois e três corpos. • Provocando TCFs parciais com decaimento lento • e TCFs coletivas com decaimento extremamente rápido devido ao efeito de cancelamento. • Diferença entre funções de diferentes modelos são atribuídas aos níveis de excitação representrados pelos parâmetros moleculares. • Duas categorias principais de solvatação: L e LB.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.49/74
SD repulsiva-atrativa para sistemas N2 -Ar
L ( e / =1,05): Crr (t)(—), C 2,rr (t)(– – –), C3,rr (t)(· · · ).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.50/74
SD repulsiva-atrativa para sistemas N2 -Ar
L ( e / =1,05): Crr (t)(—), C 2,aa (t)(– – –), C3,aa (t)(· · · ).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.50/74
SD repulsiva-atrativa para sistemas N2 -Ar
L ( e / =1,05): Cra (t)(—), C 2,ra (t)(– – –), C3,ra (t)(· · · ).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.50/74
Comentários •
Correlações binárias ditam a SD a densidades baixas;
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.51/74
Comentários •
Correlações binárias ditam a SD a densidades baixas;
•
correlações atrativas permanecem elevadas a tempos longos;
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.51/74
Comentários •
Correlações binárias ditam a SD a densidades baixas;
•
correlações atrativas permanecem elevadas a tempos longos;
•
Aumento da densidade produz funções parciais binárias e ternárias mais fortemente correlacionadas
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.51/74
Comentários •
Correlações binárias ditam a SD a densidades baixas;
•
correlações atrativas permanecem elevadas a tempos longos;
•
Aumento da densidade produz funções parciais binárias e ternárias mais fortemente correlacionadas
•
e funções coletivas com decaimento rápido (efeito de cancelamento).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.51/74
Tempos de correlação Be /B
σe /σ
e /
τ2,rr
τ2,aa
τ2,ra
est. 2
est. 5
est. 2
est. 5
est. 2
est. 5
1
1
1,05
2,8
4,8
2,8
6,0
2,8
5,4
1,10
1
1
2,2
5,0
2,3
5,9
2,2
5,5
1,05
1
1,05
2,5
5,1
2,7
6,2
2,6
5,7
1,05
1
1,10
2,6
5,1
2,7
6,1
2,7
5,6
1,10
1
1,05
2,4
5,1
2,6
6,2
2,5
5,7
1,10
1
1,10
2,5
0,3
2,7
2,2
2,6
0,4
1,05
1,05
1
2,8
4,9
2,8
6,1
2,8
5,5
1,05
1,10
1
2,8
4,8
2,8
6,0
2,8
5,4
1,10
1,05
1
2,7
5,0
2,7
6,1
2,7
5,6
1,10
1,10
1
2,8
4,9
2,8
6,1
2,8
5,5
1,05
1,05
1,05
2,8
4,9
2,8
6,1
2,8
5,5
1,10
1,10
1,10
2,8
4,9
2,8
6,1
2,8
5,5
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.52/74
Efeito de cancelamento repulsão-atração
L ( e / =1,05): C(t)(—), Crr (t)(– – –), Caa (t)(· · · ), Cra (t)(–·–·–). L ( e / =1,05): C2 (t)(—), C2,rr (t)(– – –), C2,aa (t)(· · · ), C2,ra (t)(–·–·–).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.53/74
Influência da rotação na SD mecânica total
Ar-Ar - L ( e / =1,05): C(t)(—), C2 (t)(– – –), C3 (t)(· · · ), Cra (t)(–·–·–). N2 -Ar - L ( e / =1,05): C(t)(–•–), C2 (t)(–5–), C3 (t)(– –).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.54/74
Comentários • Introdução da rotação produz C(t) com descorrelacionamento mais rápido no estado 2
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.55/74
Comentários • Introdução da rotação produz C(t) com descorrelacionamento mais rápido no estado 2 • devido ao aumento das amplitudes das TCFs parciais C2 (t) e C3 (t).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.55/74
Comentários • Introdução da rotação produz C(t) com descorrelacionamento mais rápido no estado 2 • devido ao aumento das amplitudes das TCFs parciais C2 (t) e C3 (t). • A densidades altas C(t) de ambos sistemas não são significativamente diferentes,
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.55/74
Comentários • Introdução da rotação produz C(t) com descorrelacionamento mais rápido no estado 2 • devido ao aumento das amplitudes das TCFs parciais C2 (t) e C3 (t). • A densidades altas C(t) de ambos sistemas não são significativamente diferentes, • C3N −Ar (t) descorrelaciona mais rápido no estado 5. 2
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.55/74
Comentários • Introdução da rotação produz C(t) com descorrelacionamento mais rápido no estado 2 • devido ao aumento das amplitudes das TCFs parciais C2 (t) e C3 (t). • A densidades altas C(t) de ambos sistemas não são significativamente diferentes, • C3N −Ar (t) descorrelaciona mais rápido no estado 5. 2 • Em ambos os sistemas, aumento da densidade favorece processos de solvatação mais rápidos.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.55/74
Influência da rotação na SD mecânica repulsivaatrativa
Ar-Ar - L ( e / =1,05): Crr (t)(—), C2,rr (t)(– – –), C3,rr (t)(· · · ). N2 -Ar - L ( e / =1,05): Crr (t)(–•–), C2,rr (t)(–5–),C3,rr (t)(–◦–).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.56/74
Influência da rotação na SD mecânica repulsivaatrativa
Ar-Ar - L ( e / =1,05): Caa (t)(—), C2,aa (t)(– – –), C3,aa (t)(· · · ). N2 -Ar - L ( e / =1,05): Caa (t)(–•–), C2,aa (t)(–5–),C3,aa (t)(–◦–).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.56/74
Comentários • Funções repulsivas seguem comportamento similar ao das funções totais.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.57/74
Comentários • Funções repulsivas seguem comportamento similar ao das funções totais. • C3,rr (t) repulsiva e atrativa para sist. N2 -Ar apresentam amplitudes mais elevadas.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.57/74
Comentários • Funções repulsivas seguem comportamento similar ao das funções totais. • C3,rr (t) repulsiva e atrativa para sist. N2 -Ar apresentam amplitudes mais elevadas. • TCFs atrativas, para ambos sistemas, são mais fortemente correlacionadas que as repulsivas,
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.57/74
Comentários • Funções repulsivas seguem comportamento similar ao das funções totais. • C3,rr (t) repulsiva e atrativa para sist. N2 -Ar apresentam amplitudes mais elevadas. • TCFs atrativas, para ambos sistemas, são mais fortemente correlacionadas que as repulsivas, • principalmente para as TCFs do sist. N2 -Ar.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.57/74
Comentários • Funções repulsivas seguem comportamento similar ao das funções totais. • C3,rr (t) repulsiva e atrativa para sist. N2 -Ar apresentam amplitudes mais elevadas. • TCFs atrativas, para ambos sistemas, são mais fortemente correlacionadas que as repulsivas, • principalmente para as TCFs do sist. N2 -Ar. • O grau de liberdade rotacional favorece mais colisões solvente-soluto-solvente.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.57/74
Tempos de Correlação τAr−Ar
τN2 −Ar
Função
Estado 2/Estado 5
Estado 2/Estado 5
C2 (t)
2,8/8,9
2,8/8,9
C2rr (t)
2,8/4,8
2,8/4,9
C2aa (t)
2,8/6,0
2,8/6,1
C2ra (t)
2,8/5,4
2,8/5,4
C3 (t)
0,5/9,3
1,8/11,5
C3rr (t)
0,7/6,5
0,7/9,0
C3aa (t)
0,6/7,4
2,2/7,0
C3ra (t)
0,6/7,0
0,9/7,8
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.58/74
Segundas Derivadas Temporais de TCFs Derivando temporalmente o potencial de LJ, temos
U̇ (r, Ω) =
∂U (r, Ω) ∂r ∂U (r, Ω) ∂Ω ∂U (r, Ω) = + ∂t ∂r ∂t ∂Ω ∂t
que, após rearranjo, rende a expressão
U̇T rans
U̇Rot
z }| { z }| { ∂U (r, Ω) ∂U (r, Ω) v(t) + Ω̇(t) U̇ (r, Ω) = ∂r ∂Ω
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.59/74
Segundas Derivadas Temporais de TCFs (cont.) Escrevendo a flutuação na derivada temporal da ES D E δ∆U̇ = δ∆U̇ − δ∆U̇ e expandindo o conceito, temos: D E D E δ∆U̇ = δ∆U̇T rans + δ∆U̇Rot − δ∆U̇T rans + δ∆U̇Rot . Que rende a SDT da TCF da ES, ou G(t). 2 D
G(t) = 4
E
D
E 3
δ∆U̇T rans (0)δ∆U̇T rans (t) + δ∆U̇Rot (0)δ∆U̇T rans (t) D E D E + δ∆U̇T rans (0)δ∆U̇Rot (t) + δ∆U̇Rot (0)δ∆U̇Rot (t)
5
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.60/74
Resultados - SDTs totais
Grr (t)(a,b);Gaa (t)(c,d): Be /B=1,1(—), e / =1,05(· · · ),Be /B e / =1,05(∗),Be /B =1,05 e / =1,1(4), Be /B=1,1 e / =1,05(◦),Be /B = e / =1,1( ), Be /B=1,05 σe /σ=1,05(5), Be /B=1,05 σe /σ=1,1(-·-·-),Be /B=1,1 σe /σ=1,05(?),Be /B=1,1 σe /σ=1,1(×), Be /B=1,05 e / =1,05 σe /σ=1,05(- - -), Be /B=1,1 e / =1,1 σe /σ=1,1(5)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.61/74
SDTs repulsivas e atrativas
G(t)(a,b);G2 (t)(c,d): Be /B=1,1(· · · ), e / =1,05(—),Be /B e / =1,05(— —),Be /B =1,05 e / =1,1 (- - -), Be /B=1,1 e / =1,05( ),Be /B = e / =1,1(4), Be /B=1,05 σe /σ=1,05(∗), Be /B=1,05 σe /σ=1,1(5),Be /B=1,1 σe /σ=1,05(♦), Be /B=1,1 σe /σ=1,1(◦), Be /B=1,05 e / =1,05 σe /σ=1,05 (+), Be /B=1,1 e / =1,1 σe /σ=1,1(–·–·–)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.62/74
TCFs a partir de SDTs C(t) = C(0) −
Z
t
dt0 0
Z
t0
G(t00 )dt00 0
Simuladas : Crr (t)(—), C aa (t)(- - -) e Cra (t)(· · · ) Recuperadas : Crr (t)(•), Caa (t)(4) e Cra (t)(♦)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.63/74
SDTs Translacionais e Rotacionais - Modelo L
L : Grr (t)(− − −), Grr,T T (t)(- - -), Grr,RR (t)(· · · ), Grr,RT (t)(-·-)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.64/74
SDTs Translacionais e Rotacionais - Modelo L
L : Gaa (t)(− − −), Gaa,T T (t)(- - -), Gaa,RR (t)(· · · ), Gaa,RT (t)(-·-)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.64/74
SDTs Translacionais e Rotacionais - Modelo LB
LB(Be /B =1,1) : Grr (t)(− − −), Grr,T T (t)(- - -), Grr,RR (t)(· · · ), Grr,RT (t)(-·-)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.65/74
SDTs Translacionais e Rotacionais - Modelo LB
LB(Be /B =1,1) : Gaa (t)(− − −), Gaa,T T (t)(- - -), Gaa,RR (t)(· · · ), Gaa,RT (t)(-·-)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.65/74
SDTs Translacionais e Rotacionais - Modelo LB
LB(Be /B =1,1) : G3aa (t)(− − −), G3aa,T T (t)(- - -), G3aa,RR (t)(· · · ), G3aa,RT (t)(-·-) LB(Be /B =1,1) : G3rr (t)(− − −), G3rr,T T (t)(- - -), G3rr,RR (t)(· · · ), G3rr,RT (t)(-·-)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.65/74
Comentários • Alterações em favorecem mecanismos de relaxação translacionais, com as forças atrativas mostrando-se bastante importantes.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.66/74
Comentários • Alterações em favorecem mecanismos de relaxação translacionais, com as forças atrativas mostrando-se bastante importantes. • Alterações em B favorecem mecanismos de relaxação rotacionais binários e ternários, com forte participação do acoplamento roto-translacional nos mecanismos binários.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.66/74
Comentários • Alterações em favorecem mecanismos de relaxação translacionais, com as forças atrativas mostrando-se bastante importantes. • Alterações em B favorecem mecanismos de relaxação rotacionais binários e ternários, com forte participação do acoplamento roto-translacional nos mecanismos binários. • Os modelos LB apresentam SD tipo LB.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.66/74
Comentários • Alterações em favorecem mecanismos de relaxação translacionais, com as forças atrativas mostrando-se bastante importantes. • Alterações em B favorecem mecanismos de relaxação rotacionais binários e ternários, com forte participação do acoplamento roto-translacional nos mecanismos binários. • Os modelos LB apresentam SD tipo LB. • Os modelos LBσ apresentam SD tipo L .
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.66/74
C(t)’s Translacionais e Rotacionais C(t) = C(0) − Z
Z
t
dt0 0
Z
t0
G(t00 )dt00 . 0
∞
τ G(τ )dτ = −C(0) 0
Com base nesta expressão, podemos estimar a C(0) de uma CT T (t), CRR (t) ou CRT (t) e obter C(t) = CT T (t) + CRR (t) + CRT (t).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.67/74
C(t)’s Translacionais e Rotacionais
Simulada: Crr (t)(L e / =1,05)(—) Calculadas: Crr (t)(-•-), Crr,T T (t)(- - -), Crr,RR (t)(· · · ), Crr,RT (t)(- -).
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.68/74
Conclusões - Variações em • Sistemas Ar-Ar apresentam TCFs com comportamentos coletivos e de N-corpos variados.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.69/74
Conclusões - Variações em • Sistemas Ar-Ar apresentam TCFs com comportamentos coletivos e de N-corpos variados. • A introdução de um grau de liberdade rotacional produz SD coletiva mais rápida,
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.69/74
Conclusões - Variações em • Sistemas Ar-Ar apresentam TCFs com comportamentos coletivos e de N-corpos variados. • A introdução de um grau de liberdade rotacional produz SD coletiva mais rápida, • e também favorece aumento nas correlações de três corpos.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.69/74
Conclusões - Variações em • Sistemas Ar-Ar apresentam TCFs com comportamentos coletivos e de N-corpos variados. • A introdução de um grau de liberdade rotacional produz SD coletiva mais rápida, • e também favorece aumento nas correlações de três corpos. • A rotação produz TCFs de N-corpos com tempos de correlação maiores (3 corpos)
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.69/74
Conclusões - Variações em • Sistemas Ar-Ar apresentam TCFs com comportamentos coletivos e de N-corpos variados. • A introdução de um grau de liberdade rotacional produz SD coletiva mais rápida, • e também favorece aumento nas correlações de três corpos. • A rotação produz TCFs de N-corpos com tempos de correlação maiores (3 corpos) • e TCFs coletivas praticamente indistinguíveis a densidades altas.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.69/74
Conclusões - Ar-Ar • Pudemos estudar mais detalhadamente a SD mecânica de sistemas simples por meio de diversas metodologias.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.70/74
Conclusões - Ar-Ar • Pudemos estudar mais detalhadamente a SD mecânica de sistemas simples por meio de diversas metodologias. • A separação de N-corpos mostrou-se adequada para descrever mecanismos de relaxação a baixas densidades, mostrando que C(t) ≈ C2 (t) com bastante acuidade.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.70/74
Conclusões - Ar-Ar • Pudemos estudar mais detalhadamente a SD mecânica de sistemas simples por meio de diversas metodologias. • A separação de N-corpos mostrou-se adequada para descrever mecanismos de relaxação a baixas densidades, mostrando que C(t) ≈ C2 (t) com bastante acuidade. • A densidades altas, a separação de N-corpos das TCFs mostrou que o comportamento dinâmico coletivo é sempre ditado por correlações binárias e ternárias.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.70/74
Conclusões • O efeito de parâmetros moleculares é variado, em sistemas Ar-Ar produzem alterações apenas nas amplitudes das TCFs e afetam correlações no equilíbrio.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.71/74
Conclusões • O efeito de parâmetros moleculares é variado, em sistemas Ar-Ar produzem alterações apenas nas amplitudes das TCFs e afetam correlações no equilíbrio. • Alterações em favorecem cancelamentos próximos ao perfeito a densidades baixas e alterações em σ desfavorecem ligeiramente.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.71/74
Conclusões • O efeito de parâmetros moleculares é variado, em sistemas Ar-Ar produzem alterações apenas nas amplitudes das TCFs e afetam correlações no equilíbrio. • Alterações em favorecem cancelamentos próximos ao perfeito a densidades baixas e alterações em σ desfavorecem ligeiramente. • Sistemas N2 -Ar introduzem o grau de liberdade rotacional no sistema e provocam descorrelacionamentos mais fortes nas C(t)’s.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.71/74
Conclusões • O efeito de parâmetros moleculares é variado, em sistemas Ar-Ar produzem alterações apenas nas amplitudes das TCFs e afetam correlações no equilíbrio. • Alterações em favorecem cancelamentos próximos ao perfeito a densidades baixas e alterações em σ desfavorecem ligeiramente. • Sistemas N2 -Ar introduzem o grau de liberdade rotacional no sistema e provocam descorrelacionamentos mais fortes nas C(t)’s. • Enquanto que nas TCFs de N-corpos vemos TCFs com tempos de correlação maiores que as dos sist. Ar-Ar.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.71/74
Conclusões • O estudo da SD mecânica através de TCFs repulsivas, atrativas e cruzadas mostrou-se ser uma ferramenta importante na elucidação do papel destas forças na SD mecânica,
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.72/74
Conclusões • O estudo da SD mecânica através de TCFs repulsivas, atrativas e cruzadas mostrou-se ser uma ferramenta importante na elucidação do papel destas forças na SD mecânica, • aliada ao estudo da separação de N-corpos pudemos descrever mais detalhadamente a SD.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.72/74
Conclusões • O estudo da SD mecânica através de TCFs repulsivas, atrativas e cruzadas mostrou-se ser uma ferramenta importante na elucidação do papel destas forças na SD mecânica, • aliada ao estudo da separação de N-corpos pudemos descrever mais detalhadamente a SD. • Vimos que para sistemas Ar-Ar a discussão limita-se apenas à dependência da densidade, devido à forma generalizada C(t) ∝ Af (r −n ) das TCFs
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.72/74
Conclusões • O estudo da SD mecânica através de TCFs repulsivas, atrativas e cruzadas mostrou-se ser uma ferramenta importante na elucidação do papel destas forças na SD mecânica, • aliada ao estudo da separação de N-corpos pudemos descrever mais detalhadamente a SD. • Vimos que para sistemas Ar-Ar a discussão limita-se apenas à dependência da densidade, devido à forma generalizada C(t) ∝ Af (r −n ) das TCFs • enquanto que para sistemas N2 -Ar há uma forte dependência do modelo de excitação devido à presença da ligação no N2 .
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.72/74
Conclusões • Sist. Ar-Ar mostram forte influência de C3,aa (0) e C2,rr (0) com o aumento da densidade.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.73/74
Conclusões • Sist. Ar-Ar mostram forte influência de C3,aa (0) e C2,rr (0) com o aumento da densidade. • Nos sist. N2 -Ar, modelos LB, L e Lσ podem ser estudados com apenas uma variação nos respectivos parâmetros.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.73/74
Conclusões • Sist. Ar-Ar mostram forte influência de C3,aa (0) e C2,rr (0) com o aumento da densidade. • Nos sist. N2 -Ar, modelos LB, L e Lσ podem ser estudados com apenas uma variação nos respectivos parâmetros. • O modelo L mostra influência das C2,rr (t) a dens. baixas e a aumento das C3,rr (t) com o aumento da densidade.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.73/74
Conclusões • Sist. Ar-Ar mostram forte influência de C3,aa (0) e C2,rr (0) com o aumento da densidade. • Nos sist. N2 -Ar, modelos LB, L e Lσ podem ser estudados com apenas uma variação nos respectivos parâmetros. • O modelo L mostra influência das C2,rr (t) a dens. baixas e a aumento das C3,rr (t) com o aumento da densidade. • Enquanto que modelos LB representam aumentos nas correlações binárias.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.73/74
Conclusões • Sist. Ar-Ar mostram forte influência de C3,aa (0) e C2,rr (0) com o aumento da densidade. • Nos sist. N2 -Ar, modelos LB, L e Lσ podem ser estudados com apenas uma variação nos respectivos parâmetros. • O modelo L mostra influência das C2,rr (t) a dens. baixas e a aumento das C3,rr (t) com o aumento da densidade. • Enquanto que modelos LB representam aumentos nas correlações binárias. • Aumentos simultâneos em B e favorecem mais ainda as corr. binárias.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.73/74
Conclusões • Sist. Ar-Ar mostram forte influência de C3,aa (0) e C2,rr (0) com o aumento da densidade. • Nos sist. N2 -Ar, modelos LB, L e Lσ podem ser estudados com apenas uma variação nos respectivos parâmetros. • O modelo L mostra influência das C2,rr (t) a dens. baixas e a aumento das C3,rr (t) com o aumento da densidade. • Enquanto que modelos LB representam aumentos nas correlações binárias. • Aumentos simultâneos em B e favorecem mais ainda as corr. binárias. • Modelos LBσ comportam-se de maneira similar a modelos L e modelo LB σ como L .
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.73/74
Conclusões •
O uso de SDTs de TCFs ajudou a aprofundar o conhecimento mecanístico dos processos de solvatação.
•
Vimos que é possível calculá-las e recuperar TCFs da ES bastando apenas obter SDTs a tempos muito curtos de solvatação.
•
Assim, pode-se vir a desenvolver um método de SD que represente uma economia computacional considerável.
•
Como último resultado, vimos os sistemas Ar-Ar só podem relaxar-se por movimentos translacionais
•
enquanto que os sistemas contendo o nitrogênio relaxam-se por mecanismos translacionais de dois corpos nos modelos com aumento em
•
e por mecanismos binários-rotacionais-atrativos e ternários-altamente rotacionais em modelos envolvento B.
AGDHAUOHCSEYGADU - SET 2004 – p.74/74