SIMULAÇÃO DINÂMICA MOLECULAR DE ACETATO DE LÍTIO (LiAc)

L. S. Barreto1,2,3, S. R. Ivins2, K. A. Mort 2, R.A. Jackson2, O. L. Alves1

1Laboratório de Química do Estado Sólido – Instituto de Química – UNICAMP


C.P. 6145, CEP: 13081-970, Campinas, SP, Brasil
led@iqm.unicamp.br

2Chemistry Department – Keele University – Staffordshire – ST5 5BG (UK)
3Departamento de Química – UFS – CEP: 49100-000 São Cristovão – SE


Palavras-chave: dinâmica molecular, acetato de lítio, transição de fase


A simulação dinâmica molecular (DM) tem sido uma ferramenta útil para o estudo de líquidos orgânicos. Diversos trabalhos foram desenvolvidos para moléculas pequenas como haloalcanos, butanos, entre outros, reproduzindo parâmetros experimentais como densidade, entalpia de vaporização e estrutura intermolecular1. Essa técnica tem sido também, aplicada ao estudo de fases cristalinas, cristais líquidos, e vidros para os quais podem ser obtidos parâmetros de ordem, constantes elásticas e propriedades de transporte2.

Estudos de capacidade calorífica, Infravermelho e Ressonância Magnética Nuclear de 23Na de vidros carboxilatos de metais alcalinos indicaram que as estruturas das fases cristalinas e vítreas não apresentam diferenças marcantes na ordem a curta distância3,4. As transições de fase para formação da fase vítrea são complicadas pela possibilidade de formação de fases de cristal líquido.

A técnica de DM se apresenta como uma ferramenta adicional ao estudo dos vidros de carboxilatos metálicos para obter informações estruturais que permitam uma interpretação mais acurada dos resultados experimentais.

No presente trabalho foi utilizado o programa de simulação dinâmica molecular DLPOLY5 para gerar um modelo que descreva a estrutura do acetato de lítio cristalino, líquido e sua fase vítrea.

Resultados de difração de raios-X sugerem que o LiAc pertence ao grupo espacial P com parâmetros de cela: a= 9,29 Å, b= 12,33 Å and c= 6,80Å, a= 101,0 o, b= 100,19 o, g= 105,5o. A densidade de 1,227 g/cm3, com 8 moléculas por cela unitária e volume de 716,1 A3. São sugeridos quatro possíveis conjuntos de coordenadas fracionárias atômicas para carbono e oxygênio, negligenciando-se as posições do lítio e dos hidrogênios6.

A configuração de partida usada foi a estrutura cristalográfica do acetato de sódio anidro pela substituição dos íons sódio por lítio. Os potenciais utilizados foram transferidos de estudos de minimização de energia e DM para fases cristalinas do acetato de lítio hidratado e acetato de sódio7. As condições de equilíbrio foram estabelecidas dentro de uma variação estatisticamente aceitável para os valores de energia, temperatura e pressão durante a simulação em NPT-constante. O número de átomos foi de 1728. O time step foi de 3x10-3 ps.

As variações nas propriedades termodinâmicas e estruturais mostram uma transição de fase de primeira ordem. A inflexão na curva de entalpia indica absorção de calor latente, Fig. 1. A função de distribuição radial, Fig. 2, mostra que com o aquecimento as moléculas se difundem, preservando ordem a curta distância porém, não apresentam ordenamento a media e longa distância (MRO e LOR).

Fig. 1. Entalpia (eV) X T (K) Fig.2. RDF para Li- O


Os coeficientes de difusão na fase líquida estão em torno de 3x10-9 m2s-1, e concordam com resultados experimentais disponíveis para carbonatos de lítio8.

O modelo proposto para uma fase cristalina do acetato de lítio anidro apresentou densidade de 1,20 g/cm3 a 0 K, em razoável concordância com o valor experimental de 1,23 g/cm3.

Os resultados obtidos permitiram propor um modelo para as fases cristalinas e líquida do acetato de litio, e estão sendo aplicados ao estudo da estrutura de materiais com baixo ponto de fusão, úteis à incorporação de compostos orgânicos com propriedades ópticas especiais.


  1. Mort, K. A., Tese de doutorado,1997, University of Liverpool, UK.

  2. Mcbride, C. e Wilson, M. R., Molecular Physics, 1999, 97 (4), 511-522.

  3. Barreto, L. S. e Alves, O.L., 1998, CBECIMAT , Curitiba, Paraná.

  4. Barreto,L.S. e Alves,O.L.,1998,21aReunião Anual da SBQ,Poços de Caldas, MG.

  5. Forester, T. R., Smith, W., 1998, DLPOLY: a molecular dynamics program, CCP5 Program Library (Manchester, UK:Daresbury Laboratory)

  6. Sounderson, C.P. , Tese de mestrado, 1960, University of Manitoba, Winnipeg, Canada.

  7. Barreto, L. S., Mort, K. A., Jackson, R.A., Alves, O. L., 1999, CCP5 - Annual Meeting, Birmingham University, UK.

  8. Tissen, J. T. W. and Janssen, G. J.,1990, Molecular Physics, 71(2), 413-426.

[CAPES/PICDT/PDEE]