¿Por qué Si2 no es lineal? Un análisis intrínseco de enlaces cuasi-atómicos

Área de la Ciencia:

• Química computacional
• Química Cuántica
• Espectroscopia molecular

Sus antecedentes:

• El acetileno (C2H2) y su análogo de silicio (Si2H2) son moléculas isoelectrónicas de valencia.
• La estabilidad relativa de los diferentes isómeros geométricos (dibridged, trans-doblado, lineal) varía entre C2H2 y Si2H2.
• La comprensión de las contribuciones energéticas es clave para explicar las preferencias estructurales.

Objetivo del estudio:

• Analizar las contribuciones de energía intraatómica e interatómica a la energía molecular de C2H2 y Si2H2.
• Para aclarar las diferentes preferencias energéticas de los isómeros geométricos en Si2H2 en comparación con C2H2.
• Para relacionar los cambios de energía intraatómica con la hibridación de átomos pesados.

Principales métodos:

• Cálculo de las energías moleculares para varias estructuras geométricas de Si2H2 y C2H2.
• Análisis de las matrices de densidad de las funciones de onda de campo autoconsistente de multiconfiguración (MCSCF).
• Expresión de las matrices de densidad en términos de orbitales cuasi atómicos para separar las contribuciones intraatómicas e interatómicas.

Principales resultados:

• La energía molecular aumenta en el orden dibridged < trans-bent < lineal para Si2H2, a diferencia de C2H2 donde lineal es el mínimo global.
• Las contribuciones intraatómicas se vuelven menos favorables, mientras que las contribuciones de enlace interatómico se vuelven más favorables en el orden dibridged → trans-bent → lineal para ambas moléculas.
• Para Si2H2, los cambios de energía intraatómica desfavorables superan las interacciones de enlace, mientras que para C2H2, las interacciones de enlace dominan sobre los cambios intraatómicos.

Conclusiones:

• La diferente estabilidad de los isómeros de Si2H2 se atribuye a la prevalencia de los cambios de energía de antienlace intraatómico sobre las contribuciones de enlace interatómico.
• En contraste, la estabilidad de C2H2 se rige por el predominio de las interacciones de enlace interatómico sobre los cambios de energía intraatómica.
• Los cambios de energía intraatómica en estos sistemas son análogos a los cambios de hibridación observados en el metano (CH4).