Modèles de liaison semi-quantitatives en partant de la topologie chimique quantique

Semiquantitative bond models from quantum chemical topology

• Auteur / Autrice : Rubén Laplaza
• Direction : Julia Contreras-García, Victoriano Polo Ortiz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 16/09/2020
• Etablissement(s) : Sorbonne université en cotutelle avec Universidad de Zaragoza (Espagne)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie théorique (Paris ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Morell
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Clémence Corminboeuf, Angel Martín Pendás, Monica Calatayud-Antonino, Pedro Merino
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Morell, Frank De Proft
• DOI : 10.70675/2513c9a4z1237z4094zb531zaacad33907b8

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chimie quantique

Chimie physique et théorique

Théorie de la fonctionnelle de densité

Liaisons covalentes

Mots clés libres

Chimie quantique

Chimie théorique

Théorie de la fonctionnelle de la densité

Liaison chimique

Liaison covalente

Topologie chimique quantique

Quantum chemistry

Density functional theory

Quantum chemical topology

Résumé

Cette thèse examine de manière critique les principaux cadres conceptuels et modèles interprétatifs de la chimie, en mettant l'accent sur l'omniprésence de la perspective atomistique. Une révision du modèle de charge de liaison et la ELF a été proposé et développée. Elle a ensuite été validée empiriquement et ses limites ont été rationalisées en termes intuitifs. Un exemple concret dans lequel le nouveau modèle peut être utilisé est la liaison C-C, clairement covalente. Dans ce cas, les énergies de liaison intrinsèques ont été modélisées avec une précision semi-quantitative. Le modèle soulève des possibilités futures d'application dans de multiples domaines de la modélisation chimique. Enfin, les problèmes associés à la quantification des erreurs de la densité électronique dues à ses caractéristiques locales sont abordés. De ce point de vue, il est cohérent d'utiliser des techniques locales pour étudier ce type d'erreur. Bien compris, les différents modèles entraînent des conséquences cohérentes et introduisent des erreurs qualitatives dans la description du système. Les distances internucléaires associées aux liaisons covalentes et ioniques en sont un exemple.

His thesis critically examines the principal conceptual frameworks and interpretative models in chemistry, with a strong focus in the ubiquity of atomistic perspectives. A thorough revision of the bond charge model and the ELF has been proposed and developed. Following, the revised model has been validated empirically and its limits have been rationalized in intuitive terms. An example case where this new model can be applied is the C-C bond, which is clearly covalent. For this case, the intrinsic bond energies have been modelled with a semi-quantitative precision. The model boasts many possibilities for further development in multiple domains of chemical modelling. Finally, problems associated with the quantification of the errors of the electron density due to its local characteristics have been tackled. From our point of view, it is coherent to use local techniques to study such errors. When properly understood, different models imply coherent consequences and introduce qualitative errors in the description of the system. Interatomic distances associated with covalent and ionic chemical bonds are an example of such relationship.