No intuito de subsidiar e orientar futuras pesquisas astroquímicas pela busca de novas espécies moleculares, foram calculadas diversas propriedades em nível CCSD/cc-pVQZ (como geometrias, cargas atômicas, momentos de dipolo, frequências vibracionais e intensidades fundamentais de infravermelho) de bases de Lewis (B) presentes no meio interestelar (B = CO, CS, SO, HCN, FCN, ClCN, BrCN, HNC, FNC, ClNC, BrNC, OCS, HCNO HOCN, HONC, HNCO, NCCN e CNNC) e de suas espécies protonadas. Além disso, o modelo Carga - Fluxo de Carga - Fluxo de Dipolo (CFCFD), em termos dos multipolos da Teoria Quântica de Átomos em Moléculas (QTAIM), foi empregado para o estudo das variações nas intensidades de infravermelho de modos de estiramento durante a protonação. Os resultados indicam que, dependendo da extremidade da molécula na qual o próton se liga, há fortalecimento ou enfraquecimento das bandas de infravermelho originais. Estes fenômenos parecem estar associados à alteração de carga inicial durante a protonação, com fluxos de carga e de dipolo coordenados com tais mudanças de carga iniciais durante as vibrações. No que concerne ao estiramento da ligação formada após a protonação, [B-H]+, a contribuição de carga é preponderante quando o próton se liga aos átomos mais eletronegativos e menos polarizáveis (O, N e F). Todavia, quando o próton se liga ao par eletrônico isolado do carbono (isonitrilas, CO e CS) ou a outros átomos como cloro, bromo e enxofre, a contribuição de fluxos de carga e de dipolo atômico se tornam mais relevantes. De qualquer maneira, a raiz quadrada da intensidade de infravermelho desta nova banda de absorção correlaciona-se com a carga do próton de forma linear. No que se refere à partição da energia eletrônica por meio da aproximação de Átomos Quânticos Interagentes, verifica-se que: (1) a energia de estabilização do próton é proporcional à carga eletrônica recebida da base; (2) a desestabilização da base aumenta quanto maior a quantidade de carga eletrônica doada para o próton e (3) a energia de interação dos fragmentos é bastante específica de cada sistema, o que origina uma separação em grupos de sistemas semelhantes. / In order to support and guide future astrochemical research related to the search for new molecular species, some properties were calculated at the CCSD/cc-pVQZ level (such as geometry, atomic charges, dipole moments, vibrational frequencies and fundamental infrared intensities) for Lewis bases (B) present in the interstellar medium (B = CO, CS, SO, HCN, FCN, ClCN, BrCN, HNC, FNC, ClNC, BRNC, OCS, HCNO, HOCN, HONC, HNCO, NCCN and CNNC) and its protonated species. In addition, the Charge - Charge Flux - Dipole Flux (CCFDF) model in terms of multipoles from the Quantum Theory of Atoms in Molecules (QTAIM) was used to study the variations in the infrared intensities of stretching modes during protonation. The results indicate that there is strengthening or weakening of the original infrared bands depending on the molecule end to which the proton is attached. These phenomena appear to be associated with the initial redistribution of electronic charge during protonation, resulting in charge and dipole fluxes coordinated with such initial rearrangement during the vibrations. Moreover, regarding the stretching intensity of the bond formed after protonation, [BH]+, the charge contribution is predominant when the proton is bound to atoms more electronegative and less polarizable atoms (O, N and F). However, when the proton binds to the lone (electron) pair of carbon (isonitriles, CO and CS) or to other atoms such as chlorine, bromine and sulfur, the charge and dipole fluxes become more significant. Nevertheless, the square root of the intensity for this new infrared absorption band correlates linearly with the charge assumed by the proton. Finally, with respect to the electronic energy partition through the Interaction Quantum Atom proposal, it is seen that (1) the proton stabilization energy is proportional to the electronic charge received from the base; (2) the destabilization of the base increases in line with the amount of electronic charge lost to the proton and (3) the interaction energy between the fragments is very specific of each system, which results in group separations.

No intuito de subsidiar e orientar futuras pesquisas astroquímicas pela busca de novas espécies moleculares, foram calculadas diversas propriedades em nível CCSD/cc-pVQZ (como geometrias, cargas atômicas, momentos de dipolo, frequências vibracionais e intensidades fundamentais de infravermelho) de bases de Lewis (B) presentes no meio interestelar (B = CO, CS, SO, HCN, FCN, ClCN, BrCN, HNC, FNC, ClNC, BrNC, OCS, HCNO HOCN, HONC, HNCO, NCCN e CNNC) e de suas espécies protonadas. Além disso, o modelo Carga - Fluxo de Carga - Fluxo de Dipolo (CFCFD), em termos dos multipolos da Teoria Quântica de Átomos em Moléculas (QTAIM), foi empregado para o estudo das variações nas intensidades de infravermelho de modos de estiramento durante a protonação. Os resultados indicam que, dependendo da extremidade da molécula na qual o próton se liga, há fortalecimento ou enfraquecimento das bandas de infravermelho originais. Estes fenômenos parecem estar associados à alteração de carga inicial durante a protonação, com fluxos de carga e de dipolo coordenados com tais mudanças de carga iniciais durante as vibrações. No que concerne ao estiramento da ligação formada após a protonação, [B-H]+, a contribuição de carga é preponderante quando o próton se liga aos átomos mais eletronegativos e menos polarizáveis (O, N e F). Todavia, quando o próton se liga ao par eletrônico isolado do carbono (isonitrilas, CO e CS) ou a outros átomos como cloro, bromo e enxofre, a contribuição de fluxos de carga e de dipolo atômico se tornam mais relevantes. De qualquer maneira, a raiz quadrada da intensidade de infravermelho desta nova banda de absorção correlaciona-se com a carga do próton de forma linear. No que se refere à partição da energia eletrônica por meio da aproximação de Átomos Quânticos Interagentes, verifica-se que: (1) a energia de estabilização do próton é proporcional à carga eletrônica recebida da base; (2) a desestabilização da base aumenta quanto maior a quantidade de carga eletrônica doada para o próton e (3) a energia de interação dos fragmentos é bastante específica de cada sistema, o que origina uma separação em grupos de sistemas semelhantes. / In order to support and guide future astrochemical research related to the search for new molecular species, some properties were calculated at the CCSD/cc-pVQZ level (such as geometry, atomic charges, dipole moments, vibrational frequencies and fundamental infrared intensities) for Lewis bases (B) present in the interstellar medium (B = CO, CS, SO, HCN, FCN, ClCN, BrCN, HNC, FNC, ClNC, BRNC, OCS, HCNO, HOCN, HONC, HNCO, NCCN and CNNC) and its protonated species. In addition, the Charge - Charge Flux - Dipole Flux (CCFDF) model in terms of multipoles from the Quantum Theory of Atoms in Molecules (QTAIM) was used to study the variations in the infrared intensities of stretching modes during protonation. The results indicate that there is strengthening or weakening of the original infrared bands depending on the molecule end to which the proton is attached. These phenomena appear to be associated with the initial redistribution of electronic charge during protonation, resulting in charge and dipole fluxes coordinated with such initial rearrangement during the vibrations. Moreover, regarding the stretching intensity of the bond formed after protonation, [BH]+, the charge contribution is predominant when the proton is bound to atoms more electronegative and less polarizable atoms (O, N and F). However, when the proton binds to the lone (electron) pair of carbon (isonitriles, CO and CS) or to other atoms such as chlorine, bromine and sulfur, the charge and dipole fluxes become more significant. Nevertheless, the square root of the intensity for this new infrared absorption band correlates linearly with the charge assumed by the proton. Finally, with respect to the electronic energy partition through the Interaction Quantum Atom proposal, it is seen that (1) the proton stabilization energy is proportional to the electronic charge received from the base; (2) the destabilization of the base increases in line with the amount of electronic charge lost to the proton and (3) the interaction energy between the fragments is very specific of each system, which results in group separations.

Os cianopoliinos (HCnN, n = 1, 3, 5, ...) e seus isômeros, os isocianopoliinos (HCn-1NC), constituem duas famílias de moléculas já identificadas no meio interestelar. No intuito de auxiliar a detecção e investigar a formação destas moléculas neste ambiente, foram obtidas as geometrias, as constantes rotacionais, os momentos de dipolo, as frequências vibracionais e as intensidades fundamentais de infravermelho em níveis MP2/cc-pVTZ (n = 1 a 17), CCSD/cc-pVDZ (n = 1 a 13) e CCSD/cc-pVTZ (n = 1 a 7). Além disso, foi empregado o modelo de partição em carga - fluxo de carga - fluxo de dipolo, CFCFD, em termos dos multipolos atômicos advindos da Teoria Quântica de Átomos em Moléculas, QTAIM, para compreender os efeitos do tamanho da cadeia sobre as propriedades elétricas destas moléculas, como suas intensidades de infravermelho. Os resultados indicam que o nível CCSD/cc-pVTZ é o que melhor descreve as propriedades mencionadas para os menores cianopoliinos e isocianopoliinos. Contudo, devido à demanda computacional, é preciso optar entre os níveis MP2/cc-pVTZ e CCSD/cc-pVDZ para abordar espécies maiores. Assim, os momentos de dipolo destes maiores cianopoliinos são mais bem descritos pelo nível MP2/cc-pVTZ, enquanto CCSD/cc-pVDZ é mais indicado para tal propriedade em respectivos isocianopoliinos. Por sua vez, as intensidades de infravermelho destas famílias apresentam melhor concordância com dados experimentais quando determinadas em nível CCSD/cc-pVDZ. Além disso, tanto para cianopoliinos quanto para isocianopoliinos, o aumento do tamanho das cadeias resulta num incremento das intensidades do estiramento CH, o que é explicado por variações no fluxo de carga eletrônica. O estiramento das ligações triplas CC centrais é o modo mais intenso em grandes cianopoliinos, o que também se deve ao fluxo de carga observado. Ademais, o espectro dos isocianopoliinos apresenta um número maior de bandas relevantes na região de estiramento de ligações triplas CC. Um estudo também foi conduzido, onde foram estimados os dados termodinâmicos, as geometrias do estado de transição e as constantes de velocidade da reação HCnN → HCn-1NC (n = 1 a 9) para temperaturas entre 298,15 e 3000 K. Os níveis B3LYP/aug-cc-pVsZ, MPW1K/aug-cc-pVsZ (s = Q) e CCSD(T)/aug-cc-pVmZ (m = T e Q) foram adotados em um tratamento composto para as reações com n = 1, 3 e 5, enquanto as reações com n = 7 e 9 foram investigadas de forma semelhante, porém com s = T e m = D e T. O método B3LYP foi o que apresentou melhor desempenho comparado ao MPW1K na determinação de frequências e geometrias. Os resultados indicam que esta reação é exotérmica no sentido em que os cianopoliinos são formados e, portanto, é mais fácil de ocorrer em ambientes mais frios do meio interestelar. Por outro lado, suas constantes de velocidade no sentido direto e inverso tendem a ser de mesma magnitude em temperaturas elevadas, indicando que estes ambientes mais quentes são mais propícios para detecção de isocianopoliinos. Por fim, equações parametrizadas foram ajustadas para reproduzir nossos dados de constantes de velocidade das reações com n = 1 até 9 dentro do intervalo de temperaturas considerado. / Cyanopolyynes (HCnN, n = 1, 3, 5, ...) and their isomers, isocyanopolyynes (HCn-1NC), constitute two families of molecules already identified in the interstellar medium. In order to provide data for their detection and to investigate the formation of these molecules in this environment, geometries, rotational constants, dipole moments, vibrational frequencies and infrared fundamental intensities were obtained at MP2/cc-pVTZ (n = 1 to 17), CCSD/cc-pVDZ (n = 1 to 13) and CCSD/cc-pVTZ (n = 1 to 7) levels. Furthermore, the partition model in charge - charge flux - dipole flux, CFCFD, from atomic multipoles given by the Quantum Theory of Atoms in Molecules, QTAIM, was applied to understand the effects of chain size on electrical properties of these molecules, such as intensities. Results indicate that the best description of the properties mentioned is achieved at the CCSD/cc-pVTZ level for smaller cyanopolyynes and isocyanopolyynes. However, due to computational demand, one needs to choose between MP2/cc-pVTZ and CCSD/cc-pVDZ levels to deal with larger species. In this sense, the dipole moments of large cyanopolyynes are better described by the MP2/cc-pVTZ level, while CCSD/cc-pVDZ is indicated for such property in respective isocyanopolyynes. In addition, the infrared intensities of both families from CCSD/cc-pVDZ calculations are in better accordance with experimental data. Moreover, chain size increases of cyanopolyynes and isocyanopolyynes result in intensity increments of CH stretching, which is explained by electronic charge flux changes. The stretching of central CC triple bonds is the strongest mode for large cyanopolyynes and this is also due to charge flux. A study was also conducted, in which thermodynamic data, transition state geometries and rate constants of the reaction HCnN → HCn-1NC (n = 1 to 9) were estimated for temperatures between 298.15 and 3000 K. B3LYP/aug-cc-pVsZ, MPW1K/aug-cc-pVsZ (s = Q) and CCSD(T)/aug-cc-pVmZ (m = T and Q) were adopted in a combined treatment for reactions with n = 1, 3 and 5, while reactions with n = 7 and 9 were investigated in a similar way, but with s = T and m = D and T. Frequencies and geometry data from the B3LYP method exhibited a better performance than MPW1K. The results indicated that this reaction is exothermic in the direction that leads to cyanopolyynes, and therefore it is easier to occur in colder environments of the interstellar medium. On the other hand, rate constants of forward and reverse reactions tend to show the same magnitude at higher temperatures, indicating these warmer environments are more amenable to detection of isocyanopolyynes. Finally, parameterized equations were fitted to reproduce our rate constant data for reactions with n = 1 to 9 in the temperature range considered.

Os cianopoliinos (HCnN, n = 1, 3, 5, ...) e seus isômeros, os isocianopoliinos (HCn-1NC), constituem duas famílias de moléculas já identificadas no meio interestelar. No intuito de auxiliar a detecção e investigar a formação destas moléculas neste ambiente, foram obtidas as geometrias, as constantes rotacionais, os momentos de dipolo, as frequências vibracionais e as intensidades fundamentais de infravermelho em níveis MP2/cc-pVTZ (n = 1 a 17), CCSD/cc-pVDZ (n = 1 a 13) e CCSD/cc-pVTZ (n = 1 a 7). Além disso, foi empregado o modelo de partição em carga - fluxo de carga - fluxo de dipolo, CFCFD, em termos dos multipolos atômicos advindos da Teoria Quântica de Átomos em Moléculas, QTAIM, para compreender os efeitos do tamanho da cadeia sobre as propriedades elétricas destas moléculas, como suas intensidades de infravermelho. Os resultados indicam que o nível CCSD/cc-pVTZ é o que melhor descreve as propriedades mencionadas para os menores cianopoliinos e isocianopoliinos. Contudo, devido à demanda computacional, é preciso optar entre os níveis MP2/cc-pVTZ e CCSD/cc-pVDZ para abordar espécies maiores. Assim, os momentos de dipolo destes maiores cianopoliinos são mais bem descritos pelo nível MP2/cc-pVTZ, enquanto CCSD/cc-pVDZ é mais indicado para tal propriedade em respectivos isocianopoliinos. Por sua vez, as intensidades de infravermelho destas famílias apresentam melhor concordância com dados experimentais quando determinadas em nível CCSD/cc-pVDZ. Além disso, tanto para cianopoliinos quanto para isocianopoliinos, o aumento do tamanho das cadeias resulta num incremento das intensidades do estiramento CH, o que é explicado por variações no fluxo de carga eletrônica. O estiramento das ligações triplas CC centrais é o modo mais intenso em grandes cianopoliinos, o que também se deve ao fluxo de carga observado. Ademais, o espectro dos isocianopoliinos apresenta um número maior de bandas relevantes na região de estiramento de ligações triplas CC. Um estudo também foi conduzido, onde foram estimados os dados termodinâmicos, as geometrias do estado de transição e as constantes de velocidade da reação HCnN → HCn-1NC (n = 1 a 9) para temperaturas entre 298,15 e 3000 K. Os níveis B3LYP/aug-cc-pVsZ, MPW1K/aug-cc-pVsZ (s = Q) e CCSD(T)/aug-cc-pVmZ (m = T e Q) foram adotados em um tratamento composto para as reações com n = 1, 3 e 5, enquanto as reações com n = 7 e 9 foram investigadas de forma semelhante, porém com s = T e m = D e T. O método B3LYP foi o que apresentou melhor desempenho comparado ao MPW1K na determinação de frequências e geometrias. Os resultados indicam que esta reação é exotérmica no sentido em que os cianopoliinos são formados e, portanto, é mais fácil de ocorrer em ambientes mais frios do meio interestelar. Por outro lado, suas constantes de velocidade no sentido direto e inverso tendem a ser de mesma magnitude em temperaturas elevadas, indicando que estes ambientes mais quentes são mais propícios para detecção de isocianopoliinos. Por fim, equações parametrizadas foram ajustadas para reproduzir nossos dados de constantes de velocidade das reações com n = 1 até 9 dentro do intervalo de temperaturas considerado. / Cyanopolyynes (HCnN, n = 1, 3, 5, ...) and their isomers, isocyanopolyynes (HCn-1NC), constitute two families of molecules already identified in the interstellar medium. In order to provide data for their detection and to investigate the formation of these molecules in this environment, geometries, rotational constants, dipole moments, vibrational frequencies and infrared fundamental intensities were obtained at MP2/cc-pVTZ (n = 1 to 17), CCSD/cc-pVDZ (n = 1 to 13) and CCSD/cc-pVTZ (n = 1 to 7) levels. Furthermore, the partition model in charge - charge flux - dipole flux, CFCFD, from atomic multipoles given by the Quantum Theory of Atoms in Molecules, QTAIM, was applied to understand the effects of chain size on electrical properties of these molecules, such as intensities. Results indicate that the best description of the properties mentioned is achieved at the CCSD/cc-pVTZ level for smaller cyanopolyynes and isocyanopolyynes. However, due to computational demand, one needs to choose between MP2/cc-pVTZ and CCSD/cc-pVDZ levels to deal with larger species. In this sense, the dipole moments of large cyanopolyynes are better described by the MP2/cc-pVTZ level, while CCSD/cc-pVDZ is indicated for such property in respective isocyanopolyynes. In addition, the infrared intensities of both families from CCSD/cc-pVDZ calculations are in better accordance with experimental data. Moreover, chain size increases of cyanopolyynes and isocyanopolyynes result in intensity increments of CH stretching, which is explained by electronic charge flux changes. The stretching of central CC triple bonds is the strongest mode for large cyanopolyynes and this is also due to charge flux. A study was also conducted, in which thermodynamic data, transition state geometries and rate constants of the reaction HCnN → HCn-1NC (n = 1 to 9) were estimated for temperatures between 298.15 and 3000 K. B3LYP/aug-cc-pVsZ, MPW1K/aug-cc-pVsZ (s = Q) and CCSD(T)/aug-cc-pVmZ (m = T and Q) were adopted in a combined treatment for reactions with n = 1, 3 and 5, while reactions with n = 7 and 9 were investigated in a similar way, but with s = T and m = D and T. Frequencies and geometry data from the B3LYP method exhibited a better performance than MPW1K. The results indicated that this reaction is exothermic in the direction that leads to cyanopolyynes, and therefore it is easier to occur in colder environments of the interstellar medium. On the other hand, rate constants of forward and reverse reactions tend to show the same magnitude at higher temperatures, indicating these warmer environments are more amenable to detection of isocyanopolyynes. Finally, parameterized equations were fitted to reproduce our rate constant data for reactions with n = 1 to 9 in the temperature range considered.