¿Por qué los análogos de átomos pesados del acetileno E2H2 (E = Si-Pb) exhiben estructuras inusuales?

Área de la Ciencia:

• Química computacional es la química computacional.
• Química cuántica es la química cuántica.
• Química Inorgánica La Química Inorgánica es la química inorgánica.

Sus antecedentes:

• La estructura electrónica y el enlace de los hidritos del grupo 14 E(2) H(2) son cruciales para comprender sus propiedades químicas.
• El carbono (C) basado en C(2) H(2) exhibe características de enlace distintas en comparación con sus homólogos más pesados (Si, Ge, Sn, Pb).

Objetivo del estudio:

• Para dilucidar las geometrías de equilibrio inusuales observadas en los hidritos más pesados del grupo 14 (E = Si-Pb) utilizando cálculos teóricos.
• Para explicar los factores electrónicos que rigen la estabilidad de los diferentes isómeros de E(2) H(2).

Principales métodos:

• Los cálculos de la Teoría Funcional de Densidad (DFT) se realizaron utilizando el nivel de teoría BP86/QZ4P.
• Análisis de las superficies de energía potencial (PES) para identificar isómeros estables e inestables.
• Se empleó el Análisis de Descomposición Energética (EDA) para cuantificar las contribuciones de vinculación.

Principales resultados:

• Se descubrió que los mínimos de energía global para las estructuras de doble puente no planas (A) más pesadas E(2) H(2) (E = Si-Pb).
• Otros isómeros estudiados incluyen estructuras planas de puente único (B), de tipo vinilidina (C) y trans-doblada (D1).
• Las geometrías inusuales surgen de las interacciones favorables entre las fracciones de EH en el estado fundamental (X(2) Pi, en contraste con C(2) H(2) que implica el estado excitado a(4) Sigma(-).

Conclusiones:

• La mayor energía de excitación (X(2) Pi --> a(4) Sigma(-)) para los fragmentos de EH más pesados favorece la unión en el estado fundamental, lo que lleva a estructuras no planas.
• Las contribuciones orbitales estabilizadoras, incluidos los enlaces sigma, los enlaces donante-aceptante E-H y los enlaces donante-aceptante de pares aislados, dictan las estabilidades relativas de los isómeros.
• Las interacciones electrostáticas casi clásicas también juegan un papel importante en la unión general.