Foto de la autora

Aurora Costales Castro

Grupo de Química Cuántica,
Departamento de Química Física y Analítica,
Universidad de Oviedo, 33006-Oviedo, Spain

Ilustracion: topologia del cristal KCaF3

Topología de la densidad electrónica en cristales. Una teoría cuántica del enlace cristalino.

(Topology of the electron density in crystals. A quantum theory of chemical bond.)

Tesis doctoral. Universidad de Oviedo. Realizada bajo la dirección de Angel Martín Pendás y Víctor Luaña. Leida en diciembre de 1998. 382+xiv páginas. Premio Extraordinario de doctorado 2000. Premio San Alberto Magno 2000.

PhD thesis. Universidad de Oviedo. Directed by Angel Martín Pendás and Víctor Luaña. Defended on december 1998. 382+xiv pages.


Llévate una copia (Download a copy): Fichero PDF/PDF file (17072080 Bytes) o/or Fichero postscript comprimido/Gzip'ed postscript file (*.ps.gz, 16491285 Bytes, 87 MByte al descomprimir / uncompressed).

Resumen:

La Teoría de Átomos en Moléculas (TAM) de R. Bader constituye la única teoría rigurosa del Enlace Químico que emana directamente y es totalmente compatible con los principios de la Mecánica Cuántica. La presente Memoria Doctoral representa la ampliación y aplicación de la TAM al tratamiento de sólidos periódicos. En primer lugar, se presenta su fundamento riguroso en sistemas finitos, centrándonos especialmente en la existencia y definición de los átomos como subsistemas cuánticos, es decir, regiones del espacio molecular en las que rigen localmente todas las leyes mecanocuánticas y están definidas todas las propiedades observables. En la generalización de la TAM a sistemas infinitos aparecen diferencias significativas, tales como nuevas relaciones de invariancia topológica y una partición del espacio más fina que la partición en átomos considerada hasta ahora. Por otra parte, hemos examinado la estructura topológica de la función de onda en 164 sólidos iónicos agrupados en tres familias significativas: haluros alcalinos y alcalinotérreos, y haluroperovskitas. Esto nos ha permitido establecer la existencia de diferentes tipos de topología en cristales isoestructurales, siendo intrínsecamente geométricas las razones que gobiernan este comportamiento. También hemos podido examinar la correlación entre propiedades topológicas (radios topológicos, cargas y volúmenes de las cuencas, densidades y laplacianas de enlace, etc), energéticas (energías de red y de formación) y empíricas (electronegatividades). Finalmente, hemos examinado el efecto de las condiciones termodinámicas en la topología de la densidad electrónica de los haluros alcalinos, analizando particularmente la transición de fase reconstructiva B1--B2.


Abstract:

The theory of Atoms in Molecules (TAM), proposed by Prof. R. F. W. Bader, is the only rigorous account of the chemical bond that comes directly from, and is compatible with the principles of Quantum Mechanics. The present Ph.D. Thesis deals with an expansion and application of the TAM to the treatment of periodic solids. In the first place, we present the rigorous foundations of the theory in finite systems, focusing our discussion on the existence and definition of atoms as quantum subsystems; namely, regions of the molecular space in which all quantum laws are true locally, and in which all observable properties may be defined. When generalizing the TAM to infinite systems, significative differences appear, such as new topological invariants, or a thinner partition of the space into subsystems than the one considered up to now. In the second place, we have examined the topologies of the wave functions of 164 ionic solids, grouped together into three big families: alkali and earth--alkali halides, and halideperovskites. This investigation has allowed us to establish the existence of different topologies in isostructural crystals. The reasons behind this behavior have been found to be purely geometrical in nature. We have also examined the correlation among topological properties (like topological radii and charges, electron densities or laplacians of the electron densities at bond points, etc) and energetic (lattice energies) or empirical (electronegativities) magnitudes. Finally, we have investigated the effect that the thermodynamical conditions have on the topology of the electron density in alkali halides, analyzing the reconstructive B1--B2 phase transition in these systems.


Indice simplificado:
Page dates: May 17, 1999 (creation), Nov 12, 2002 (last update). Page administration (only): victor@carbono.quimica.uniovi.es