Sistemas relevantes en astroquímica [H, X, Y, Z] (X=C, Si; Y=N, P; Z=O, S): estudio computacional de la estructura y el enlace

Abstract

En el presente trabajo se ha realizado un estudio teórico/computacional del sistema [H, C, N, O] y los cuatro sistemas que se obtienen por sustitución de uno o los tres elementos del segundo periodo por el o los correspondientes de su mismo grupo del tercero: [H, C, N, S], [H, C, P, O], [H, Si, N, O] y [H, Si, P, S]. Los ácidos isociánico, ciánico, fulmínico, tioisociánico y tiociánico han sido detectados en el medio interestelar, por tanto, estos sistemas son de gran interés en Astroquímica. El estudio se ha realizado dentro del contexto de la Teoría del Funcional de la Densidad (DFT) empleando el funcional M06-2X junto al conjunto de funciones de base aug-cc-pVTZ. Para cada uno de los sistemas se han caracterizado nueve isómeros estructurales en la superficie de energía potencial singlete y triplete. Se ha determinado la estabilidad de los diferentes isómeros y propiedades moleculares tales como parámetros estructurales, momentos dipolares, constantes de rotación y frecuencias de vibración. Asimismo, hemos llevado a cabo un análisis del enlace en términos de la Teoría de Bader de Átomos en Moléculas (AIM) que nos ha permitido caracterizar las distintas interacciones. Además, se ha discutido el efecto en las estabilidades y tipos de enlace que produce la sustitución de los átomos del segundo periodo del sistema [H, N, C, O] por los correspondientes del tercer periodo. Los resultados que presentamos para los isómeros de los diferentes sistemas pueden ser de interés para futuros estudios experimentales.