Estudio comparativo de la distribución de densidad electrónica en alquenos adsorbidos sobre un cluster T5 de zeolita

ZALAZAR, M. F.; DUARTE, DARIO J. R.; PERUCHENA, NELIDA

Tandil, Bs As.

Congreso; XV Congreso Argentino de Fisicoquímica y Qca Inorgánica; 2007

AAIFQ

Las reacciones de alquenos catalizadas por zeolitas ácidas, como la dimerización, la isomerización, polimerización, etc. se inician con la adsorción del alqueno sobre el sitio ácido de la zeolita formando un complejo adsorbido. Existen amplios estudios teóricos que buscan entender la naturaleza de los enlaces intervinientes en el proceso de adsorción y el mecanismo de las reacciones que se presentan entre el catalizador y el alqueno. Estos se basan generalmente en el análisis de cargas de Mulliken y en parámetros estructurales y energéticos. Con el objeto de realizar una contribución interesante, en este trabajo, se profundiza en el estudio de la distribución de la densidad de carga electrónica en alquenos adsorbidos (sobre un cluster T5) para explicar los hechos estructurales y electrónicos involucrados en las reacciones catalizadas sobre zeolitas ácidas. El análisis se realiza en el contexto de la teoría cuántica de átomos en moléculas QTAIM [1]. Se analizan las distintas interacciones presentes a través de la caracterización topológica de los puntos críticos de la distribución de la densidad de carga electrónica para los enlaces involucrados en la interacción, en forma conjunta con el análisis de transferencia de carga, TC,  entre el alqueno y el cluster, utilizando el método NBO (Natural Bond Orbitals) de Weinhold [2]. Se calculan las energías de adsorción, Eads, y se compara la relación entre las mismas y las propiedades topológicas locales y las energías de interacción entre orbitales, ETC. Nuestros resultados, a nivel correlacionado DFT/B3LYP empleando 6-31G** y 6-31++G** como conjunto de funciones bases, confirman la formación de fuertes enlaces de hidrógeno en los complejos adsorbidos alqueno-zeolita. En los casos donde el doble enlace del alqueno se establece entre Cprim-Cprim y Csec-Csec, el H que participa de la interacción se dirige al centro del camino de enlace entre C-C, mientras que en los otros alquenos, el H se conecta por un camino de enlace al Cprim En todos los casos, el valor de densidad en el punto critico de enlace es mucho mayor que el reportado en otros enlaces similares (ej. C2H4/H2O). La estabilización de las especies adsorbidas siguen el siguiente orden: Cter-Cprim > Csec-Csec ≅ Cprim-Csec > Cprim-Cprim. La Eads muestra una marcada relación con la ETC, π(CC) �� σ* (OH) y con la disminución de ρb en los caminos de enlace C-C y O-H acompañado del correspondiente aumento de ρb en la interacción H…π/Cprim.