Extracting chemical concepts with effective fragment orbitals
Uložené v:
| Názov: | Extracting chemical concepts with effective fragment orbitals |
|---|---|
| Autori: | Comas Vilà, Gerard |
| Prispievatelia: | University/Department: Universitat de Girona. Departament de Química, University/Department: Universitat de Girona. Institut de Química Computacional i Catàlisi |
| Thesis Advisors: | Salvador Sedano, Pedro |
| Zdroj: | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Informácie o vydavateľovi: | Universitat de Girona, 2025. |
| Rok vydania: | 2025 |
| Fyzický popis: | 310 p. |
| Predmety: | Enllaç químic, Enlace químico, Chemical-bonding, Complexos de metalls de transició, Complejos de metales de transición, Transition metal complexes, Efectes dels camps de lligands, Efectos de los campos de ligandos, Ligand field effects, Estat d'oxidació, Estado de oxidación, Oxidation state, Spin-crossover, Efecte substitutiu, Efecto sustituyente, Substituent effect, Funció d'ona, Función de onda, Wavefunction |
| Popis: | ENG- The first part of the work focuses on ligands that bind to metal centers and chemical substituents. It presents new ways to measure how ligands donate or accept electrons (their donor-acceptor properties) by directly analyzing their wavefunctions, offering a more consistent and quantitative alternative to traditional models. Additionally, it redefines how substituents influence aromatic rings, replacing empirical values like Hammett constants with physically meaningful descriptors based on eff-AOs. These innovations aid in the design of better catalysts and functional molecules. In the second part, these new descriptors are used to predict the behavior of spin crossover (SCO) compounds, which change their magnetic state based on conditions like temperature. Furthermore, the EFOs provide insight into the efficiency of certain catalytic processes, such as carbon-hydrogen bond activation. The final section tackles the complex task of defining oxidation states based on first-principles quantum calculations. The thesis refines the effective oxidation state (EOS) method and applies it to challenging cases, such as the oxygen-evolving complex in Photosystem II. It also extends this analysis to solid-state materials and explores the connections between oxidation states and the statistical distribution of electrons across atoms. Altogether, this research establishes eff-AOs and EFOs as powerful, unifying tools that bridge chemical intuition with the rigorous insights of quantum mechanics, enabling advancements in catalysis, materials design, and bioinorganic chemistry |
| Description (Translated): | CAT- La primera part del treball es centra en els lligands que s’uneixen a centres metàl·lics i en els substituents químics. Es presenten noves maneres de mesurar com els lligands donen o accepten electrons (les seves propietats donadores-acceptores) mitjançant l’anàlisi directa de les seves funcions d’ona, oferint una alternativa més coherent i quantitativa als models tradicionals. A més, es redefineix com els substituents influeixen en els anells aromàtics, substituint valors empírics com les constants de Hammett per descriptors físicament significatius basats en els eff-AOs. Aquestes innovacions faciliten el disseny de millors catalitzadors i molècules funcionals. En la segona part, aquests nous descriptors s’utilitzen per predir el comportament de compostos amb canvi d’estat d’espín (SCO), que modifiquen el seu estat magnètic segons condicions com la temperatura. A més, els EFOs ofereixen informació clau sobre l’eficiència de certs processos catalítics, com l’activació d’enllaços carboni-hidrogen. La darrera secció aborda la tasca complexa de definir els estats d’oxidació a partir de càlculs quàntics de primers principis. La tesi perfecciona el mètode dels estats d’oxidació efectius (EOS) i l’aplica a casos complicats, com el complex generador d’oxigen del Fotosistema II. També amplia aquesta anàlisi a materials en estat sòlid i explora la relació entre els estats d’oxidació i la distribució estadística d’electrons entre els àtoms. En conjunt, aquesta recerca estableix els eff-AOs i els EFOs com a eines potents i unificadores que connecten la intuïció química amb la precisió de la química quàntica, impulsant avenços en catàlisi, disseny de materials i química bioinorgànica Programa de Doctorat en Química |
| Druh dokumentu: | Dissertation/Thesis |
| Popis súboru: | application/pdf |
| Jazyk: | English |
| Prístupová URL adresa: | http://hdl.handle.net/10803/695956 |
| Rights: | L'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
| Prístupové číslo: | edstdx.10803.695956 |
| Databáza: | TDX |
| Abstrakt: | ENG- The first part of the work focuses on ligands that bind to metal centers and chemical substituents. It presents new ways to measure how ligands donate or accept electrons (their donor-acceptor properties) by directly analyzing their wavefunctions, offering a more consistent and quantitative alternative to traditional models. Additionally, it redefines how substituents influence aromatic rings, replacing empirical values like Hammett constants with physically meaningful descriptors based on eff-AOs. These innovations aid in the design of better catalysts and functional molecules. In the second part, these new descriptors are used to predict the behavior of spin crossover (SCO) compounds, which change their magnetic state based on conditions like temperature. Furthermore, the EFOs provide insight into the efficiency of certain catalytic processes, such as carbon-hydrogen bond activation. The final section tackles the complex task of defining oxidation states based on first-principles quantum calculations. The thesis refines the effective oxidation state (EOS) method and applies it to challenging cases, such as the oxygen-evolving complex in Photosystem II. It also extends this analysis to solid-state materials and explores the connections between oxidation states and the statistical distribution of electrons across atoms. Altogether, this research establishes eff-AOs and EFOs as powerful, unifying tools that bridge chemical intuition with the rigorous insights of quantum mechanics, enabling advancements in catalysis, materials design, and bioinorganic chemistry |
|---|