José Artur de Sousa Martinho Simões

Departamento de Química e Bioquímica e Centro de Química e Bioquímica

Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, Campo Grande, 1749-016 Lisboa, Portugal

voice  +351-21-7500005;     fax  +351-21-7500088;    

(b. 1952). Academic degrees: Agregação, IST-UTL, 1988;  Doutoramento, IST-UTL, 1981;  Licenciatura em Engenharia Química, IST-UTL, 1975.  Professional positions: Professor Catedrático (FCUL, 1993-); Professor Catedrático Convidado (ITQB-UNL, 2008-); Guest Researcher, National Institute of Standards and Technology (USA), 1996-97; Visiting Research Officer, National Research Council of Canada, 1988-1989; Professor Associado, IST-UTL, 1987-1993; Visiting Associate, California Institute of Technology (USA), 1982-1983; Professor Auxiliar, IST-UTL, 1981-1987.  Other activities: Director do ITQB-UNL, 2008-2011; Presidente do Departamento de Química e Bioquímica, FCUL, 1993-1995, 2001-2003;  Coordenador do Centro de Química e Bioquímica, FCUL, 2003-2005;  Presidente da Sociedade Portuguesa de Química, 1998-2000; Secretário Geral da Sociedade Portuguesa de Química, 1991-1994; Vice-Presidente do Conselho Científico da FCUL, 1998-1999; representante da Fundação para a Ciência e Tecnologia no CERC3 (Chairmen of the European Research Councils' Chemistry Committees), 1998-2005; Chairman do CERC3, 2002-2003; Membro do Conselho Científico (área das Ciências Exactas) da Fundação para a Ciência e a Tecnologia, 2003-2005.  Editorial boards:  Editorial Advisory Board, SEARCH (Structure, Energetics, and Reactivity in Chemistry) Series (Chapman & Hall), 1992-; Expert Analyst, CHEMTRACTS-Inorganic Chemistry, 1990-1999; Regional Advisory Editor, Journal of the Chemical Society, Dalton Transactions, 1994-1997; Editorial Board, Gazzetta Chimica Italiana, 1994-1997; Comissão Editorial, Química - Boletim da Sociedade Portuguesa de Química, 1995-1998; Editorial Board, Structural Chemistry (Plenum), 1998-2006.

IST-UTL  Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa

FCUL  Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa

ITQB-UNL  Instituto de Tecnologia Química e Biológica, Universidade Nova de Lisboa

A Energia das Moléculas

A energia das moléculas e a sua relação com a estrutura molecular e com a reactividade estiveram sempre no centro dos meus interesses científicos (ver artigo em Colóquio-Ciências 1993, no. 13, 23-42).  No passado, a maioria dos meus estudos termoquímicos envolveram moléculas organometálicas, em solução e na fase gasosa.  As técnicas experimentais utilizadas incluiram a calorimetria de solução-reacção, a calorimetria de fluxo de calor (Calvet) e a espectrometria de massa de ressonância ciclotrónica. Nos anos mais recentes, o meu trabalho de investigação tem incidido na energética de radicais livres, na fase gasosa e em solução.  Estes estudos baseiam-se em resultados experimentais obtidos por  calorimetria fotoacústica (em colaboração com o Prof. Rui Borges dos Santos, Universidade do Algarve), e em resultados obtidos através de várias metodologias da química computacional (em colaboração com o grupo do Prof. Benedito Costa Cabral, FCUL)

A informação sobre a energia das ligações quebradas e formadas nas reacções químicas é importante para a compreensão da estabilidade e da reactividade de moléculas.  Se estes dados forem conhecidos, é possível prever a termoquímica de passos elementares de mecanismos reaccionais e definir estratégias para optimizar processos químicos.  No meu grupo, ao longo dos anos, têm sido determinadas muitas entalpias de dissociação e entalpias de formação de compostos orgânicos, inorgânicos e organometálicos.  Esta informação está publicada na literatura científica e integrada em bases de dados de propriedades moleculares (ver, por exemplo, o NIST Chemistry WebBook).

Embora as bases de dados contenham valores termoquímicos para alguns milhares de moléculas, esta informação é diminuta quando comparada com o número total de moléculas conhecidas (várias dezenas de milhões).  O papel da química computacional e dos métodos empíricos de estimativa torna-se, assim, cada vez mais importante para ultrapassar a "escassez" de dados experimentais.  Um dos principais objectivos do meu grupo tem sido desenvolver esses métodos de estimativa de valores termoquímicos.  Para muitas famílias de moléculas é hoje possível fazer estimativas fiáveis das suas entalpias de formação ou entalpias de dissociação.

Ver o site do grupo Molecular Energetics.

Molecular Energetics

The energetics of molecules and its relation to molecular structure and reactivity have always been at the centre of my research interests.  Most of my early thermochemical studies involved organometallic molecules, in solution and in the gas phase.  The experimental techniques that I have used included isoperibol reaction-solution calorimetry, heat-flux calorimetry (Calvet), and ion-cyclotron resonance mass spectrometry.  My present research work is focused on gas-phase and solution-phase free radical energetics.  These studies rely on experimental data obtained by photoacoustic calorimetry, (in collaboration with Prof. Rui Borges dos Santos, Universidade do Algarve), and on the results from several methodologies of computational chemistry (in collaboration with Prof. Benedito Costa Cabral research group).

Information on the energetics of bonds cleaved and formed in chemical reactions is important for understanding the stability and the reactivity of molecules.  If this information is available one can predict the thermochemistry of elementary steps of reaction mechanisms and define strategies to optimise chemical processes.  There is a long list of bond dissociation enthalpies and enthalpies of formation of organic, inorganic, and organometallic substances determined in my group.  This information is published in the literature and is also available in molecular properties databases (see e.g. the NIST Chemistry WebBook).

Although the databases contain thermochemical values for several thousands of molecules, this information is rather small when compared with the many millions that are known.  The role played by computational chemistry and by empirical estimation methods is, therefore, increasingly important to face the scarcity of experimental data.  One of the main goals of my group has been the development of such estimation methods for thermochemical data.  It is now possible to make reliable predictions of enthalpies of formation or bond dissociation enthalpies for many families of molecules.

See Molecular Energetics group page.

Publicações Representativas/Selected Publications

Molecular Energetics: Condensed-Phase Thermochemical Techniques.

J. A. Martinho Simões, M. E. Minas da Piedade.

Oxford University Press: New York, 2008.

Bond Dissociation Enthalpies in the Gas Phase and in Organic Solvents: Making Ends Meet.

R. M. Borges dos Santos, B. J. Costa Cabral, J. A. Martinho Simões.

Pure & Applied Chemistry 2007, 79, 1369-1382.  DOI: 10.1351/pac200779081369

Energetics of the Allyl Group.

F. Agapito, P. M. Nunes, B. J. Costa Cabral, R. M. Borges dos Santos, J. A. Martinho Simões.

Journal of Organic Chemistry 2007, 72, 8770-8779.  DOI: 10.1021/jo701397r

C–H Bond Dissociation Enthalpies in Norbornane.  An Experimental and Computational Study.

P. M. Nunes, S. G. Estácio, G. T. Lopes, B. J. Costa Cabral, R. M. Borges dos Santos, J. A. Martinho Simões.

Organic Letters 2008, 10, 1613-1616.  DOI: 10.1021/ol800333q

Energetic Differences between the Five- and Six-Membered Ring Hydrocarbons: Strain Energies in the Parent and Radical Molecules.

F. Agapito, P. M. Nunes, B. J. Costa Cabral, R. M. Borges dos Santos, J. A. Martinho Simões.

Journal of Organic Chemistry 2008, 73, 6213-6223.  DOI: 10.1021/jo800690m

Energetics of tert-Butoxyl Addition Reaction to Norbornadiene: A Method for Estimating the p-Bond Strength of a Carbon-Carbon Double Bond.

P. M. Nunes, S. G. Estácio, G. T. Lopes, F. Agapito, Rui C. Santos, B. J. Costa Cabral, R. M. Borges dos Santos, J. A. Martinho Simões.

Journal of Physical Chemistry A 2009, 113, 6524-6530.  DOI: 10.1021/jp900089t

Additivity Methods for Prediction of Thermochemical Properties.  The Laidler Method Revisited.  2. Hydrocarbons Including Substituted Cyclic Compounds.

R. C. Santos, J. P. Leal, J. A. Martinho Simões.

Journal of Chemical Thermodynamics 2009, 41, 1356-1373.  DOI: 10.1016/j.jct.2009.06.013

Updated March 14, 2011