Enlace químico en topología química cuánticaenlaces de hidrógeno y otros

Resumen

El crecimiento inusitado de la química teórica en general y de la química computacional ha traído un problema que ya quisieran haber tenido nuestros predecesores: contamos con demasiados datos. La función de onda resultante de un cálculo es un objeto que contiene toda la información de un sistema. Ante esta situación, surgieron diversos métodos de análisis que son, en gran medida, esfuerzos por recuperar conceptos propios de la química, como las cargas atómicas, de los resultados computacionales. La topología químico cuántica (QCT) es un conjunto de metodologías de análisis que se dedica a analizar observables invariantes ante el cambio de orbitales, típicamente escalares construidos a partir de matrices de densidad reducidas en el espacio real y que funciona como un puente entre los conceptos químicos tradicionales (aquellos derivados de la teoría de enlace de Lewis) y los resultados de los métodos mecánico-cuánticos desarrollados a partir de primeros principios. Con esta idea de recuperar conceptos químicos a partir de cálculos teóricos, la presente tesis está centrada en el estudio del enlace en situaciones no convencionales. En particular estudiamos la función del enlace de hidrógeno como catalizador de la formación de lluvia ácida, el debilitamiento de un enlace a través de su interacción con una cadena de enlaces π conjugados, el enlace de halógeno en clatratos, diferentes interacciones en complejos de oro pero en particular la interacción aurofílica, el efecto de distintas aproximaciones en la descripción de la densidad electrónica, y finalmente la localización espacial de la correlación electrónica. Los resultados obtenidos han sido satisfactorios. Más allá de la variedad de sistemas considerados, esta investigación ha permitido poner en relieve la importancia de las interacciones secundarias en la química, a la vez que ha demostrado la eficacia de la QCT para elucidar la respuesta a problemas donde la gran cantidad de variables hacen de ello una tarea complicada.