Analyzing the n→π* Electronic Transition of Formaldehyde in Water. A Sequential Monte Carlo/Time-Dependent Density Functional Theory

The n→π* absorption transition of formaldehyde in water is analyzed using combined and sequential classical Monte Carlo (MC) simulations and quantum mechanics (QM) calculations. MC simulations generate the liquid solute-solvent structures for subsequent QM calculations. Using time-dependent density functional theory in a localized set of gaussian basis functions (TD-DFT/6-311++G(d,p)) calculations are made on statistically relevant configurations to obtain the average solvatochromic shift. All results presented here use the electrostatic embedding of the solvent. The statistically converged average result obtained of 2300 cm-1 is compared to previous theoretical results available. Analysis is made of the effective dipole moment of the hydrogen-bonded shell and how it could be held responsible for the polarization of the solvent molecules in the outer solvation shells.

A transição eletrônica n→π* do formaldeído em água é analisada usando-se um procedimento combinado e seqüencial de Monte Carlo (MC) clássico e mecânica quântica (MQ). MC é usado para gerar configurações do líquido para uso posterior em cálculos de MQ. Usando-se a representação espectral da teoria do funcional da densidade com uma base de funções gaussianas localizadas (TD-DFT/6-311++G(d,p)) cálculos são realizados em configurações estatisticamente descorrelacionadas para se obter o deslocamento solvatocrômico. Todos os resultados são obtidos usando-se uma representação onde o solvente é tratado como um campo eletrostático. O resultado médio obtido de 2300 cm-1 é comparado com resultados teóricos anteriores. Análise é feita do valor do momento de dipolo efetivo da camada associada com as ligações de hidrogênio e como ela pode influenciar as camadas de solvatação mais externas.