Introdução à Modelagem Molecular
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14/08/2013 Introdução à Modelagem Molecular Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr Introdução • Métodos teóricos e técnicas computacionais para modelar ou imitar o comportamento de moléculas e sistemas atômicos. • Empregados na química, física, computacional e ciência dos materiais. biologia, farmácia • Permite estudar sistemas moleculares de pequenos porte à grandes moléculas biológicas e materiais. • São necessários computadores para realizar cálculos de sistemas de qualquer tamanho. Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® 1 14/08/2013 Introdução Modelagem Molecular Métodos Quânticos Métodos Clássicos Métodos baseados na função de onda Mecânica Molecular Campos de Força Dinâmica Molecular Métodos Semiempíricos Teoria do Funcional de Densidade (DFT) Cálculo ab initio Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® Introdução Teoria de Campos: Quântica e Relativística Mecânica Quântica (temporal) Ĥ Ψ = i ℏ ∂Ψ ∂t Mecânica Quântica Ĥ Ψ = E Ψ Métodos Semi-Empíricos Ĥ Ψ = E Ψ Aproximação Métodos Clássicos (empíricos) Mecânica de Newton Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® 2 14/08/2013 Introdução Tempo de CPU Mecânica Quântica (ab-initio) Métodos Semi-empíricos Métodos Clássicos (Eqs.de Newton) Número de átomos Qualidade na Energia Os limites atuais 103 Átomos 105 Átomos 5x1011 Átomos Onde estão os Problemas? Ĥ Ψ = E Ψ Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® Mecânica Molecular • Mecânica Molecular refere-se ao Newtoniana para modelar sistemas. uso da Mecânica – Trata a molécula como um conjunto de esferas ligadas por molas • Vantagens: – Investiga grandes sistemas que são impossíveis por MQ; – Fácil de entender; – Total flexibilidade para definir os cálculos. • Desvantagens: – Pode ser difícil definir os potenciais de interação; – Acurácia baixa; – Nenhuma informação sobre as propriedades eletrônicas. Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® 3 14/08/2013 Mecânica Molecular • Campo de Força se refere à forma funcional e conjunto de parâmetros usados para descrever o potencial de energia de um sistema de partículas (tipicamente átomos). • Funções de campo de Força e conjunto de parâmetros são derivados de trabalhos experimentais e cálculos de mecânica quântica. O campo de força é usado para minimizar a energia da ligação da molécula. Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® Mecânica Molecular • A energia total é formada pela soma de diversos componentes: • Parâmetros dependem do átomo e tipo de ligação; Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® 4 14/08/2013 Mecânica Molecular Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® Mecânica Molecular Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® 5 14/08/2013 Mecânica Molecular • A análise conformacional é realizada pela rotação de ligações , com mudança paralela dos ângulos torcionais e diédricos e por cálculos correspondentes da energia estérica decorrente da sobreposição espacial de átomos não ligados e barreiras torcionais de rotação. φ • Quase nunca uma molécula desenhada inicialmente estará em sua configuração de menor energia. Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® Mecânica Molecular Mínimo local Mínimo absoluto Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® 6 14/08/2013 Mecânica Molecular • O que podemos calcular com a Mecânica Molecular principalmente ? Energia conformacional Calor de formação Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® Química Quântica • Ramo especializado tanto da Química como da Física que, usando as ferramentas da Mecânica Quântica. • Visa explicar e prever o comportamento de sistemas físicoquímicos microscópicos, tais como átomos, moléculas, íons e redes cristalinas. • Ab initio - cálculo de “primeiros princípios”. Nenhum dado empírico é usado. • Métodos semiempíricos - emprega fundamentalmente duas aproximações importantes: • interações entre os elétrons da camada de valência apenas; • núcleos estacionários. Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® 7 14/08/2013 Química Quântica • O que podemos calcular com a Química Quântica principalmente ? Energia dos orbitais de fronteira Propriedades termodinâmicas Cargas elétricas dos átomos Momento dipolar Energia de solvatação Prof. Alex Fabiano C. Campos, Dr® 8
![Roteiro Mensal [3ª série] – matemática, geografia e filosofia](http://s1.studylibpt.com/store/data/000164302_1-0c19234f3fdc13c461136e72c5668fa2-300x300.png)
