O MOPAC é um programa de química
computacional pago, que fornece licença para acadêmicos, é grandemente
utilizado pela comunidade científica para a realização de inúmeros cálculos [1],
pois nele encontramos diversos métodos semiempíricos como: AM1 (Austin Model 1) [2], PM3 (Paramétric Model 3) [3], PM6 (Parametric Model 6) [4] e RM1 (Recife Model 1) [5] entre outros.
O arquivo de
entrada contendo as palavras chave (comandos) e a geometria da molécula, que
pode ser em XYZ, matriz-Z ou coordenadas esféricas.
Neste exemplo
iremos construir a geometria da água (H2O) e da água oxigenada
(H2O2) em matriz-Z no padrão MOPAC (.zmt), para ser utilizada em cálculo
utilizando o programa MOPAC [6].
Recomenda-se a utilização de bloco de notas ou do programa TextPad. No MOPAC a 1º
linha é reservada para as palavras chaves que são como comandos no programa, a
2º e 3º linhas poder ficar em branco, já
na 4º linha iniciamos a construção da matriz-Z.
Inicialmente
iremos construir o arquivo contendo a geometria para a água. Na 4º linha digite um o símbolo do oxigênio “O”,
dê 5 espaços (recomendável) e na seqüência iremos digitar a distancia de
ligação, como o oxigênio é o átomo designado pelo numero 1, ele será a origem e
terá zero (0000.0000) em todas as coordenadas, na sequencia coloque apenas 1 espaço e digite 0 ou 1, se
você digitar 0 o programa irá deixar a coordenada fixa, se você por 1 o seu
cálculo poderá mudar a coordenada aos passos da otimização, como se trata da
origem você pode deixar em 0 que não trará diferença alguma.
O segundo
valor é o de ângulo de ligação, que será novamente 0000.000 e deixaremos fixo
pondo 0, como já explicado anteriormente.
O terceiro
valor diz respeito ao ângulo de diedro, que é 0000.000, pois para se ter um
diedro é necessário ao menos 4 átomos e no nosso caso temos por enquanto apenas
1. Coloque 0 ou 1 após esse valor, pode usar 0 pois não trará dano ao cálculo.
Ao final deste
vc deve acrecentar 3 digitos separados por 1 espaço cada 1, o primeiro diz
respeito a que átomo o valor da distancia digitada anteriormente tem relação,
como visto todos os valores colocados foram 0000.0000 por ser a origem, então
os três dígitos finais serão 0 por fazer relação ao próprio oxigênio ou átomo 1
(origem), ficando a linha assim:
Os 3 últimos
dígitos tem a seguinte referencia:
2º: numero do
átomo que ele faz ângulo (diferente do que ele esta ligado);
3º: numero do
átomo mais distante do ângulo de diedro.
O próximo
passo é adicionar o hidrogênio, o nosso input ficara assim:
Se observarmos, a diferença verá o símbolo do hidrogênio H e o valor referente a distancia de ligação que agora é 0000.9500 (escolhido aproximadamente) que é a distancia do hidrogênio ao átomo de oxigênio (átomo 1, origem), por este fato iremos por o numero 1 (numero do átomo de Oxigênio) no digito que faz referencia ao numero do átomo que que o hidrogênio esta ligado.
Colocando o
ultimo átomo de hidrogênio no input, temos:
.jpg)
Nele alem da
distancia de ligação é a mesma e também esta ligado ao átomo 1 (oxigênio), mais
temos agora o valor de ângulo de ligação pois temos 3 atomos (3 pontos), para o
ângulo de ligação coloque 0109.4700 (valor próximo) e ponha o numero 2 no
digito que faz referencia ao numero do átomo que ele faz ângulo (diferente do
que ele esta ligado), neste caso o outro hidrogênio que é o nosso átomo numero
2.
Na próxima
linha coloque o digito 0 (zero) para que o programa reconheça o final do
arquivo. Feito isto esta pronta a sua matriz-Z, que servirá para ser utilizada
no MOPAC ou você pode visualizá-la no programa Hyperchem (por exemplo).
A matriz-Z
para a água oxigenada tem o seguinte formato sugerido:
Observe que as
coordenadas que tem valor 0000.0000 foram deixadas fixas, o átomo 3 é um oxigênio
e seu valor de distancia em relação ao oxigênio (átomo 1) foi de 0001.4799. O
hidrogênio (átomo 4) esta ligado ao átomo 3 (oxigênio) em ângulo com o átomo 1
e diedro com os átomos 3, 1, e 2 por isso o ultimo digito recebe o valor 2.
Repita o processo
passo a passo todo o processo para uma melhor aprendizagem, sugestões e
correções são bem vindas.
REFERENCIAS:
[1] N. M. Rodrigues.; E.S. Machado.; N.B. da Costa Jr.; R. O. Freire., Scientia Plena. 9 (2013) 077217-1
[2] M. J. S. Dewar.; Zoebish, E.G.; Healy, E.F.; J. J. P. Stewart., J. Am. Chem. Soc. 107 (1985) 3902.
[3] J. J. P. Stewart., J. Comp. Chem. 10 (1989) 209.
[4] J. J. P. Stewart., J. Mol. Model. 13 (2007) 1173.
[1] N. M. Rodrigues.; E.S. Machado.; N.B. da Costa Jr.; R. O. Freire., Scientia Plena. 9 (2013) 077217-1
[2] M. J. S. Dewar.; Zoebish, E.G.; Healy, E.F.; J. J. P. Stewart., J. Am. Chem. Soc. 107 (1985) 3902.
[3] J. J. P. Stewart., J. Comp. Chem. 10 (1989) 209.
[4] J. J. P. Stewart., J. Mol. Model. 13 (2007) 1173.
[5] G. B. Rocha.; R. O. Freire.; A. M. Simas., Stewart, J.J.P. J Comp. Chem. 2006, 27,
1101-1111.
[6] www.openmopac.net