Estudo computacional de ligações químicas tetrel em tetrafluoretos - Silva, Diego Eduardo da (2021)
O estudo de ligações químicas despertou o interesse de muitos cientistas antes mesmo da criação da mecânica quântica. Nos últimos anos, várias teorias foram estabelecidas na mecânica quântica que buscavam descrever o tipo de interação presente na ligação química. Tradicionalmente, as ligações entre átomos são uma das bases da Química, sendo capazes de explicar e compreender as principais propriedades das substâncias. Dentre os diferentes tipos de ligações químicas que são relatados na literatura, pode-se observar que as ligações de hidrogênio são amplamente investigadas, sendo de fundamental importância para a explicação de diversos processos químicos e bioquímicos. Além disso, existe um tipo significativo de interação, denominado não covalente, que tem chamado a atenção de muitos pesquisadores devido às suas extensas aplicações na química, física, biologia e áreas afins. Tal interação é chamada de ligação tetrel, que foi definida como uma interação entre um elemento do Grupo 14, atuando como um centro ácido de Lewis e uma base de Lewis, que pode interagir por pares de elétrons isolados. Esta pesquisa teve como objetivo aplicar o modelo OP, que é um método de análise de ligações químicas baseado nas propriedades de sobreposição, para analisar as interações dos tetrafluoretos com os ligantes NH3, PH3 e AsH3. O objetivo foi também comparar os resultados do modelo de sobreposição com os resultados obtidos com o modelo QTAIM. Nesse sentido, as geometrias dos complexos analisados foram otimizadas no nível ωB97X-D com o conjunto de base aug-cc-pVDZ usando o programa GAMESS. Os orbitais moleculares localizados foram utilizados no escopo do modelo de recobrimento, onde foram obtidos pelo método de Pipek-Mezei. As propriedades de sobreposição foram calculadas usando o software ChemBOS, enquanto as propriedades do modelo QTAIM foram obtidas usando o software MULTIWFN. Os resultados indicam que os centros de ácido de Lewis interagindo com apenas uma base sempre adotam uma geometria tetraédrica ou bipiramidal com uma base triangular distorcida. Por outro lado, a interação com duas bases induziu o planaridade do ácido de Lewis. Para o modelo de recobrimento, os valores mais baixos de αOP indicaram uma sobreposição de ligação menos polarizável. Os valores ρOP e J_OP^intra, por outro lado, indicam uma mudança intensa no compartilhamento de densidade e compactação de recobrimento. Em relação aos resultados do modelo QTAIM, os complexos com valores de ∇2ρ(r)>0 em um BCP, indicam que as concentrações de densidade estão mais localizadas próximo aos núcleos atômicos (interação de camada fechada, caracterizando uma ligação menos covalente) e quando os valores de ∇2ρ(r)<0, indicam que as maiores concentrações de densidade nas regiões próximas ao BCP (interação compartilhada, ou seja, ligação covalente). Diante do exposto, os resultados das propriedades do modelo de recobrimento e do modelo QTAIM na maioria das análises são convergentes. É notório que os resultados de ambos os modelos indicam que a maioria das interações analisadas tem um caráter menos covalente. Portanto, a interpretação de ambos os resultados, em parte, abordam uma compatibilidade de informações que auxilia no entendimento sobre as interações de ácidos e bases de Lewis.