A topologia molecular QTAIM e a descrição mecânico-quântica de ligações de hidrogênio e ligações de di-hidrogênio

Abstract

Recebido em 26/6/09; aceito em 10/1/10; publicado na web em 23/4/10 THE QTAIM MOLECULAR TOPOLOGY AND THE QUANTUM-MECHANICAL DESCRIPTION OF HYDROGEN BONDS AND DIHYDROGEN BONDS. Hydrogen bonds formed through the interaction between a high electronic density center (lone electron pairs, π or pseudo-π bonds) and proton donors cause important electronic and vibrational phenomena in many systems. However, it was demonstrated that proton donors interact with hydrides, such as alkali and alkaline earth metals (BeH 2 , MgH 2 , LiH and NaH), what yields a new type of interaction so-called dihydrogen bonds. The characterization of these interactions has been performed at light of the Quantum Theory of Atoms in Molecules (QTAIM), by which the electronic densities r are quantified and the intermolecular regions are characterized as closed-shell interactions through the analysis of the Laplacian field ∇ 2 r.Keywords: QTAIM; hydrogen bonds; dihydrogen bonds. 21,22 por Hohenberg, Kohn e Sham, 23,24 a densidade eletrônica é também considerada um parâmetro físico-químico bastante polêmico devido à inexistência de uma expressão analítica clara que a descreva e que possa ser usada na interpretação da concentração de carga em sítios moleculares específicos. Trabalhando neste sentido, alguns cientistas têm apresentado algumas propostas como, por exemplo, a baseada nos conceitos de Hirshfeld 25,26 descrita pela Equação 1. INTRODUÇÃO(1) Nesta expressão, I define uma quantidade de carga eletrônica perdida na sobreposição atômica, ou seja, uma diferença entre as densidades eletrônicas dos átomos A e B livres (rA°( r) e rB°( r) ) e quando formam a ligação química A-B (rA (r) e rB (r) ). Na abordagem da QTAIM, a densidade eletrônica é usada como observável mecânico-quântico para execução de integrações numéricas, onde o vetor gradiente ∇r é a condição básica para se determinar a topologia molecular.27 Considerando os átomos como sistemas de camada aberta (Ω) e restringindo condições de contorno na superfície molecular S (Ω,r) , Bader utilizou destes argumentos para mostrar que o fluxo de densidade de carga é nulo em qualquer ponto desta superfície. 28 Como consequência, o gradiente ∇r é perpendicular a um vetor unitário n (r) normal à superfície definida em S (Ω,r) , 29 conforme demonstrado pela Equação 2:A partir de uma sequência de vetores gradientes ∇r é que são obtidas todas as trajetórias ou linhas de contorno da densidade eletrônica, as quais podem ser ascendentes ou em declive. Na prática, as trajetórias de ∇r são bem definidas por um ponto específico no espaço, denominado de atrator. 30 Como o gradiente da densidade eletrônica é função de seus atratores, estes são propriamente os núcleos do sistema molecular. Considerando todos os atratores nucleares, o conjunto de

Exploring EPR Parameters of 99Tc Complexes for Designing New MRI Probes: Coordination Environment, Solvent, and Thermal Effects on the Spectroscopic Properties

“…The QTAIM methodology is a quantum model considered innovative in studies of chemical bonds but also is effective in characterizing intramolecular and/or intermolecular interactions [47]. Thus, QTAIM calculations are very important to check the influence of hydrogen bonds in the iso values [40][41][42][43][44][45][46][47][48][49][50][51][52]; this model was developed by Bader [48].…”

Quantum chemical studies of non-covalent interactions between the ethyl cation and rare gases

“…5) of BCPs (w, y, and z) and Bond Paths (BP) along the chemical bonds [98] (through the BCP pointed by w) and interatomic interactions (through the BCP pointed by z), in which it can be formed by low, median or high charge density concentrations [99][100][101][102][103]. Such designations can be predicted through the obtained Table 6 Values of the QTAIM properties of the p bonds in the I-IV systems.…”

Theoretical aspects of binary and ternary complexes of aziridine⋯ammonia ruled by hydrogen bond strength

“…Designed by Bader, the QTAIM has been applied successfully in several types of investigation [105,106], including characterization of hydrogen bonds, where QTAIM is one of the procedures used routinely [107][108][109][110][111]. Very recently, a research group stated that the QTAIM topological condition for recognizing hydrogen bond formation is a BCP with coordinates (3,−1) [112].…”