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Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/3823
Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudo computacional de ligações químicas tetrel em tetrafluoretos
Autor: Silva, Diego Eduardo da 
Primeiro orientador: Moura Júnior, Renaldo Tenório de
Primeiro membro da banca: Lucena Junior, Juracy Regis de
Segundo membro da banca: Silva, Julio Cosme Santos da
Resumo: 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.
Abstract: The study of chemical bonds has been of interest to many scientists even before the creation of quantum mechanics. In recent years, several theories have been established in quantum mechanics that sought to describe the type of interaction present in the chemical bond. Traditionally, the bonds between atoms are one of the bases of Chemistry, being able to explain and understand the main properties of substances. Among the different types of chemical bonds that are reported in the literature, it can be observed that hydrogen bonds are extensively investigated, being of fundamental importance for the explanation of several chemical and biochemical processes. In addition to this, there is a significant type of interaction, called non-covalent, that has attracted the attention of many researchers due to its extensive applications in chemistry, physics, biology and related fields. Such an interaction is called tetrel bond, which was defined as an interaction between an element of Group 14, acting as a Lewis acid center and a Lewis base, which can interact by isolated electron pairs. This research aimed to apply the OP model, which is a method of analyzing chemical bonds based on the overlap properties, to analyze the interactions of tetrafluorides with NH3, PH3 and AsH3 ligands. The objective was also to compare the results of the overlap model with the results obtained with the QTAIM model. In this sense, the geometries of the analyzed complexes were optimize at the ωB97X-D level with the aug-cc-pVDZ base set using the GAMESS program. The localized molecular orbitals were used in the scope of the overlap model, where they were obtained using the Pipek-Mezei method. Overlap properties were calculated using ChemBOS software, while properties of the QTAIM model were obtained using MULTIWFN software. The results indicate that Lewis acid centers interacting with only one base always adopt a tetrahedral or bipiramidal geometry with a distorted triangular base. On the other hand, the interaction with two bases induced the Lewis acid flatness. For the overlap model, the lower values of αOP indicated a lesser polarizable bond overlap. The values J_OP^intra and ρOP, on the other hand, indicate an intense change in the sharing of density and compactness of the overlap. Regarding the results of the QTAIM model, the complexes with values of ∇2ρ(r)>0 in a BCP, indicate that the density concentrations are more located close to the atomic nuclei (closed layer interaction, characterizing a less covalent bond) and when the values of ∇2ρ(r)<0, indicate that the highest density concentrations in the regions close to the BCP (shared interaction, that is, covalent bonding). In view of the above, the results of the properties of the overlap model and the QTAIM model in most of the analyzes are convergent. It is notorious that the results of both models indicate that most of the interactions analyzed have a less covalent character. Therefore, the interpretation of both results, in part, addresses a compatibility of information that helps in understanding about Lewis acid and base interactions.
Palavras-chave: Ligação de Tetrel
Modelo de recobrimento
Modelo QTAIM
Química Computacional
Tetrel Bond
Overlay Model
QTAIM Model
Computational Chemistry
Área(s) do CNPq: FISICO-QUIMICA::QUIMICA TEORICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ
Citação: SILVA, Diego Eduardo da. Estudo computacional de ligações químicas tetrel em tetrafluoretos. 2021. 96f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Química - PPGQ) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande-PB, 2021.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/3823
Data de defesa: 22-Fev-2021
Aparece nas coleções:PPGQ - Dissertações

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