Estudio teórico de reacciones químicas en fase gas para la formación de metanol y formamida en el medio interestelar Público Deposited
Metanol y formamida son moléculas que han sido observadas en el medio interestelar, consideradas importantes precursores de la química prebiótica (por ejemplo, en la formación de sacáridos o aminoácidos). Una de las líneas de investigación actuales con respecto a estas moléculas es buscar rutas químicas que puedan conducir a su formación .Sin embargo, reproducir con exactitud experimental las condiciones físicas del medio interestelar es prácticamente imposible en condiciones terrestres, por lo que se ha recurrido a estudios teóricos. En este contexto, ya han sido propuestos varios esquemas, los cuales presentan las siguientes limitantes: i) son ambiguos e imprecisos, ii) aún no ha sido explorada la cinética y termodinámica de la mayor parte de las reacciones y iii) la abundancia relativa esperada no corresponde a la abundancia relativa experimental. Por lo anterior, el objetivo de este trabajo es proponer reacciones químicas en fase gas para la producción de metanolyformamida con posibilidad de ocurrir en el medio interestelar. Para ello, se siguieron los pasos siguientes: 1)empleando la química cuántica computacional, se realizó el cálculo teórico a nivel CBS-QB3 para obtener la geometría de mínima energía y las correcciones termodinámicas, para cada molécula confirmada en fase gas en el medio interestelar y que está compuesta por los átomos más abundantes ; 2)se propusieron esquemas de reacción que incluyen intermediarios de metanol y formamida; 3) se desarrolló la aplicación STAR (SearchingToolforAstrochemicalReactions) para encontrar sistemáticamente todas las reacciones posibles de acuerdo al esquema; 4)se propusieron criterios de selección para determinar las reacciones que tienen mayor posibilidad de ocurrir. Este estudio ha permitido proponer 11 reacciones para metanol y 20 reacciones para formamida, como candidatos potenciales que contribuyen a la formación de estas moléculas en fase gas en el medio intereste.
Methanol and formamide are molecules that have been detected in the interstellar medium (ISM). They are considered important precursors of pre-biotic species such as saccharidesandamino-acids. One of the current lines of investigations regarding these molecules is to search for chemical routes that may lead to their formation. However, it is practically imposible to reproduce the experimental conditions of the ISM under terrestrial conditions. That is why investigations in this field frequently involve theoretical studies. Within this context, several reactions chemes have been proposed, which have the following drawbacks :(i) the schemes are imprecise, (ii) there is no information on the thermochemistry and kinetics of most of the proposed reactions, and (iii) the predicted relative abundance is not in good agreement with the experimental one. Because of all of this, the objective of this work is to propose chemical reactions in gas phase for the production of metanol and formamide, with the possibility of occurring in the interstellar medium. To that purpose, the following steps were taken: (1) theoretical calculations were performed, attheCBS-QB3 level of theory for geometry optimizations and thermochemical corrections, for each molecule that has been confirmed in the ISM and that contains the most abundant atoms; (2) reactions schemes were para oposed, considering that ther outs have the least posible number of elementary steps, withor without involving intermediates; (3) the application STAR (SearchingTool for Astrochemical Reactions) was developed to find all the posible reactions; (4) several selection criteria were proposed and applied to the reactions found in the previous step. This search allowed to recommend 11 reactions for metanol and 20 for formamideas likely candidates to contribute to the formation of these molecules in the gas phase in the ISM.
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