Estudo de ligações químicas de dois centros e um elétron através da análise da interferência quântica

• Processo: 24/18213-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Estímulo a Vocações Científicas
• Data de Início da vigência: 13 de janeiro de 2025
• Data de Término da vigência: 22 de fevereiro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Marco Antonio Chaer do Nascimento
• Beneficiário: Alice Barbarino Santos
• Instituição Sede: Instituto de Química. Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)
• Assunto(s): Química teórica Interferência quântica Ligação química
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Interferência quântica | ligação química | ligações de dois centros e um elétron | método GPF-EP | Química Teórica

Resumo

O objetivo principal deste projeto é o de verificar a existência de ligações químicas em moléculas supostamente contendo ligações do tipo dois centros- 1 elétron (2c-1e). Essas moléculas foram, recentemente, sintetizadas e a existência de uma ligação (2c-1e) foi proposta com base em dados de difração de RX. Para atingir os objetivos propostos, usaremos o método por nós desenvolvido, Generalized Product Function-Energy Partitioning (GPF-EP), já bem detalhado em publicações, que é um instrumento poderoso para caracterizar a existência ou não de uma ligação química entre átomos. Mostramos, em vários trabalhos, que qualquer tipo de ligação química resulta da interferência quântica entre estados mono-eletrônicos dos átomos envolvidos na ligação. Nosso método permite determinar a energia de interferência em cada ligação química de uma molécula, separadamente, além da densidade eletrônica e suas componentes: quase-clássica e de interferência. É importante mencionar que o termo "quase-clássico" está sendo usado para designar a parcela que tem interpretação clássica (embora seja calculada quanticamente), tanto da energia quanto da densidade eletrônica, enquanto que as respectivas parcelas de interferência não têm interpretação clássica, sendo, portanto, de origem puramente quântica.Partimos da proposta de Ruedenberg, de que tanto a energia total quanto a densidade eletrônica total podem ser decompostas numa parcela quase-clássica e de interferência:E_total= E_QC+ E_INTe desenvolvemos expressões gerais para calcular essas quantidades a partir de funções de onda do tipo Generalized Valence Bond (GVB), que são as mais apropriadas para estudar ligação química. As expressões resultantes formam a base do método de Interference Energy Analysis (IEA).As ligações de (2c-1e) são mais raras e mais difíceis de se caracterizar porque ocorrem, normalmente, em espécies ionizadas. Entretanto, Moret e colaboradores sintetizaram recentemente a molécula de tri[2-(di-isopropilfosfino)fenil]borano-cobre(0) (CuTPB). A molécula neutra, foi caracterizada por várias técnicas espectroscópicas, incluindo DRX, que revelou uma distância entre os átomos de Cu e de B (2,289 A) menor do que a soma dos raios de van de Waals dos átomos (3,130 A), o que levou os autores a propor a existência de uma ligação Cu-B do tipo (2c-1e). Empregando o método IEA, verificamos que o perfil de interferência quântica confirmava a existência da ligação (2c-1e) entre os átomos de Cu e de B.Mais recentemente, duas outras moléculas foram sintetizadas e, novamente com base em distâncias interatômicas obtidas por difração de RX, os autores propuseram a existência de uma ligação (2c-1e) entre dois átomos de estanho, numa das moléculas e entre dois átomos de carbono, na outra molécula. Essas duas moléculas serão investigadas usando-se o método EIA para verificar a existência das ligações químicas sugeridas nos trabalhos citados. As curvas de dissociação serão construídas fazendo-se varreduras ao longo das coordenadas Sn-Sn e C-C, em nível DFT/B3LY seguidas de cálculos ponto-a-ponto (single point) em nível GVB, seguindo a mesma estratégia usada no estudo da ligação Cu-B. (AU)