Electronic structure, chemical bonding, and electronic delocalization of organic and inorganic systems with three-dimensional or excited state aromaticity

Abstract

Aromaticity is a key concept in chemistry, used by chemists to explain the structure, stability, and reactivity of many compounds. Aromatic compounds are present in industrial processes as well as in living systems. Initially, the realm of aromatic molecules was limited to cyclic benzenoid systems. Over the years, this concept has been expanded to heterosystems, metal clusters, fullerenes, and more exotic molecules. In this thesis, the analysis of electronic structure, chemical bonding, and electronic delocalization of organic and inorganic systems that possess three-dimensional or excited state aromaticity is studied in detail using state-of-the-art computational tools. We mainly focus our attention on the study of the aromaticity of different polycyclic conjugated hydrocarbons, fullerenes and small inorganic clusters. Yet, we also analyze the chemical bonding of different inorganic clusters

L'aromaticitat és un concepte clau en química, utilitzat pels químics per explicar l'estructura, l'estabilitat i la reactivitat de molts compostos. Els compostos aromàtics estan presents tant en els processos industrials com en sistemes vius. Al principi, l’àmbit de les molècules aromàtiques estava limitat a sistemes benzenoids cíclics. Amb el pas del temps, aquest concepte s'ha ampliat a sistemes heterocíclics, clústers metàl·lics, ful·lerens i altres molècules més exòtiques. En aquesta tesi, l'anàlisi de l'estructura electrònica, l'enllaç químic i la deslocalització electrònica de sistemes orgànics i inorgànics que posseeixen aromaticitat tridimensional o en estat excitat són estudiats amb detall utilitzant eines computacionals d'última generació. Ens centrem principalment en l’estudi de l'aromaticitat de diferents hidrocarburs policíclics conjugats, ful·lerens i petits clústers inorgànics. Tanmateix, també analitzem l'enllaç químic dels diferents clústers inorgànics