DIADORIM: a Monte Carlo Program for Liquid Simulations including Quantum Mechanics and Molecular Mechanics (QM/MM) Facilities: Applications to Liquid Ethanol

Um programa computacional para a simulação de líquidos e soluções utilizando o Método de Monte Carlo com algoritmo de Metropolis (MMC) é apresentado. Neste programa a energia total de interação é dividida em clássica e quântica, QM/MM: a contribuição clássica é obtida utilizando campo de força e a contribuição quântica é calculada utilizando métodos de química quântica. As seguintes facilidades foram implementadas: (i) o programa MOPAC 6 foi incorporado como uma sub-rotina do programa principal; (ii) alternativamente, um banco de dados de energias previamente obtidas pode ser utilizado; (iii) Simulações nos ensembles isotérmico e isobárico, NpT, e canônico, NVT, podem ser realizadas; (iv) a trajetória obtida ao longo do processo de MMC pode ser armazenada em disco rígido, utilizando o formato xtc, para análise e visualização utilizando outros programas. O programa foi utilizado para calcular propriedades estruturais e termodinâmicas do líquido etanol no ensemble NpT a 1,0 atm e 298 K. Distâncias e ângulos de ligação das moléculas de etanol foram mantidos constantes, mas amostragem do ângulo diedral definido pelos átomos H-O-C-C foi efetuada. Para calcular a energia interna em função deste ângulo foram utilizados os métodos AM1, PM3 e MNDO implementados no programa MOPAC 6. Cálculos também foram efetuados utilizando energias obtidas com HF/6-31g*, MP2/6-31g* e B3LYP/6-31g*. Diferenças significativas foram observadas na distribuição dos ângulos diedrais na fase líquida. Entretanto, distribuições de energia para as interações de pares são muito semelhantes, o mesmo acontecendo com as distribuições radiais de pares. Resultados obtidos para a densidade e calor de vaporização do líquido estão em ótimo acordo com dados experimentais.