Las afinidades electrónicas de los grupos de Al (n) y la aromaticidad múltiple de la estructura cuadrada Al4 (n) -2)

Área de la Ciencia:

• * Química computacional en el campo de la computación.
• * Química Cuántica La Química Cuántica
• * Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.

Sus antecedentes:

• * La aromaticidad, tradicionalmente asociada con las moléculas orgánicas planas y 4n + 2 pi electrones deslocalizados, explica la inusual estabilidad.
• * Experimentos recientes sugirieron aromaticidad en sistemas de todo metal MAl(4)(-), específicamente en la unidad cuadrada plana Al(4)(2-).
• * La estructura Al(4)(2-) surgió como prototipo de una nueva clase de moléculas inorgánicas aromáticas.

Objetivo del estudio:

• * Para investigar computacionalmente la estructura electrónica y la aromaticidad de los aniones de racimo de aluminio, específicamente Al (((n) (((-) para n=0-4.
• * Para determinar las afinidades de electrones de estos grupos de aluminio y compararlos con datos experimentales.
• * Para aclarar la naturaleza de la aromaticidad en Al(4)(2-) y Al(3)(-) y proponer un marco generalizado para el análisis del enlace deslocalizado.

Principales métodos:

• * Cálculos químicos cuánticos ab initio de alto nivel, específicamente CCSD(T) / aug-cc-pVxZ extrapolados al límite del conjunto de base completo.
• * Cálculo de las afinidades de electrones para los grupos de Al (n) (n) (n=0-4).
• * Análisis de las energías de resonancia y sistemas de enlace para caracterizar la aromaticidad.

Principales resultados:

• * Las afinidades electrónicas calculadas para Al ((n) ((-) (n=0-4) muestran una excelente concordancia con los valores experimentales.
• * Al(4)(2-) exhibe una energía de resonancia significativa, lo que confirma su aromaticidad y estabilidad sobre Al(4).
• * Al(4)(2-) muestra una inusual aromaticidad "múltiples veces" derivada de tres sistemas de enlace deslocalizados independientes, cada uno de los cuales satisface la regla 4n+2, a diferencia de la aromaticidad pi única en el benceno (C(6) H(6).
• * Al(3)(-) demuestra una doble aromaticidad (pi más sigma), con 9 estructuras potencialmente similares a las de Kekulé.

Conclusiones:

• * La aromaticidad de Al(4)(2-) es fundamentalmente diferente de la de las moléculas orgánicas como el benceno, que se caracteriza por múltiples sistemas de enlaces deslocalizados simultáneos.
• * Se propone un enfoque generalizado para analizar el enlace químico deslocalizado, aplicable tanto a sistemas orgánicos como inorgánicos.
• * La aromaticidad molecular puede surgir de más de un sistema de enlace deslocalizado independiente que satisfaga simultáneamente la regla de recuento de electrones, lo que lleva a una aromaticidad "múltiples veces".