Estudio teórico de la ionización y protonación de los sistemas [2H, C, X] (X=O, S, N o P) en el medio interestelar

Abstract

En el medio interestelar han sido detectadas las especies neutras de formaldehído, H2CO, tioformaldehido, H2CS, metileno amidógeno, H2CN y las especies catiónicas H2COH+ y HCNH+. Como en dicho medio no sólo se ha detectado el isómero más estable de un compuesto, sino que en muchos casos se han detectado otros menos estables, en el presente Trabajo Fin de Grado hemos realizado un estudio de los diferentes isómeros de las moléculas detectadas: H2CO, H2CS y H2CN, que podrían estar presentes en el medio interestelar. Hemos incluido también en el estudio la molécula análoga: H2CP, como posible especie de interés. Se han analizado los procesos de isomerización, para determinar las correspondientes barreras energéticas, y la estabilidad frente a la disociación. Además, para determinar la facilidad para la ionizaciónn o la protonación de las especies neutras se han calculado sus correspondientes potenciales de ionización y afinidades protónicas. El estudio se ha llevado a cabo mediante el uso de los métodos de la química computacional. Para la obtención de geometrías y frecuencias de vibración se ha utilizado el método del Funcional de la Densidad (DFT), en concreto el funcional B3LYP en conjunción con el conjunto de funciones de base 6-311G(3df,2p), y se han realizado cálculos de energía a nivel post- HF con el método CCSD(T) y el conjunto de funciones de base aug-cc-pVTZ.

In the interstellar medium, the neutral species formaldehyde, H2CO, thioformaldehyde, H2CS, amidogen methylene, H2NC and the cationic species H2COH+ and HCNH+, have been detected. In this medium not only the most stable isomer of a species has been detected in many cases other less stable ones have been also characterized. In this Final Degree Project, we have made a theoretical study of the different isomers of the H2CO H2CS and H2CN detected molecules, which could be present in that medium. We have also included the analogues molecule H2CP in the study, like a possible species of interest in space. Also, the isomerization processes have been analyzed to determine their corresponding energy barriers, and the stability against dissociation. Furthermore, to determine the ease of ionization or protonation of neutral species, their corresponding ionization potentials and proton affinities have been calculated. The study has been carried out using computational chemistry methods. Geometries and vibrational frequencies have been calculated with the Density Functional Theory (DFT), specifically the B3LYP functional in conjunction with the basis set 6-311G (3df, 2p), and energy calculations are also reported at the post-HF level with the CCSD (T) method and the aug-cc-pVTZ basis set.