6.5 Sound velocity in distilled water
6.5.1 Sound velocity measurements in distilled water
A análise topológica de densidades de carga foi realizada nesta tese de acordo com a Teoria dos Átomos em Moléculas (AIM) proposta por Bader [98]. Esta teoria utiliza a função de onda de uma molécula, obtida a partir de métodos DFT ou TOM, para determinar a sua distribuição de carga electrónica e de densidade electrónica no espaço, ρ(r).
Os máximos, mínimos e pontos sela da superfície de densidade electrónica podem ser encontrados identificando os valores para os quais dρ(r)/dr = 0. Estes pontos são vulgarmente designados por pontos críticos. Na Figura 2.23 são apresentados como exemplo, os mapas de
relevo e de contornos da densidade electrónica, obtidos nesta tese para a molécula de oxigénio com base numa função de onda calculada com o nível de teoria B3LYP/6-311+G(d,p). A partir destes mapas é possível verificar que os máximos de densidade electrónica coincidem com as posições dos núcleos e os pontos sela correspondem ao aumento de densidade electrónica entre os átomos, devido à sobreposição das suas orbitais para formar a ligação. Estes pontos sela são designados por pontos críticos da ligação.
Na Figura 2.23-b, para além das curvas de isodensidade, então ainda representados o percurso da ligação O−O e a superfície interatómica. O percurso da ligação corresponde ao local de maior densidade entre os átomos, sendo o mínimo deste percurso coincidente com o ponto crítico da ligação. Já a superfície interatómica corresponde ao local de menor densidade entre os átomos, que passa pelo ponto crítico da ligação, definindo os limites dos dois átomos. Neste sentido, a teoria AIM apresenta uma definição rigorosa para ligação química: para existir uma ligação química, é necessário existir um percurso de ligação entre um par de átomos, que por sua vez, partilham uma superfície interatómica.
Apesar desta definição ser qualitativa, as propriedades no ponto crítico dão valiosas informações sobre as propriedades da ligação. Por exemplo, a densidade electrónica neste ponto pode ser usada para o estudo de ligações análogas (entre o mesmo tipo de átomos), uma vez que varia com a ordem da ligação. A densidade electrónica no ponto crítico pode assim ser utilizada para examinar a “força” de ligações químicas. Assim, esta teoria é ideal para o estudo das ligações de hidrogénio, discutidas no capítulo 5 desta tese.
As propriedades topológicas da densidade electrónica e dos pontos críticos das moléculas foram avaliadas na presente tese com o programa AIM2000 [99]. As funções de onda utilizadas foram calculadas com o programa Gaussian-03 e o nível de teoria B3LYP/6-311+G(d,p).
(a)
(b)
Figura 2.23 (a) Mapa de relevo e (b) de contornos para a densidade electrónica da molécula de oxigénio.
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