杂硼原子簇XB6+ (X=C, Si, Ge, Sn, Pb)的稳定性和芳香性

doi:10.3866/PKU.WHXB20110412

物理化学学报 >> 2011, Vol. 27 >> Issue (04): 831-836.doi: 10.3866/PKU.WHXB20110412

杂硼原子簇XB₆⁺ (X=C, Si, Ge, Sn, Pb)的稳定性和芳香性

龚良发, 吴新民, 李巍, 戚传松

北京石油化工学院化学工程学院, 北京 102617

收稿日期:2010-12-29 修回日期:2011-01-30 发布日期:2011-03-29
通讯作者: 吴新民 E-mail:wuxinmin@bipt.edu.cn

Stability and Aromaticity of XB₆⁺ (X=C, Si, Ge, Sn, Pb) Clusters

GONG Liang-Fa, WU Xin-Min, LI Wei, QI Chuan-Song

College of Chemical Engineering, Beijing Institute of Petro-Chemical Technology, Beijing 102617, P. R. China

Received:2010-12-29 Revised:2011-01-30 Published:2011-03-29
Contact: WU Xin-Min E-mail:wuxinmin@bipt.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

利用从头算MP2方法和密度泛函理论B3LYP和B3PW91方法, 研究了杂硼原子簇XB₆⁺ (X=C, Si, Ge, Sn, Pb)的结构、稳定性及化学键合情况. 对C, Si, Ge, B使用6-311+G(d)基组, 对Sn和Pb使用LANL2DZ赝势基组. 研究结果表明, 具有C_s对称性的假平面XB₆⁺ (X=C, Si, Ge, Sn, Pb)结构是势能面上的全域极小点, 其稳定性要高于C_6v对称性的锥形结构和C₂对称性的假锥形结构. 在B3LYP水平上, 对这些异构体的势能面的极小点进行了自然键轨道(NBO)的分析; 对最稳定构型的最高占据分子轨道(HOMO)和最低空轨道(LUMO)能级差、分子轨道(MO)和核独立化学位移(NICS)进行了计算和讨论. 分析了杂原子和硼原子间、相邻硼原子间的键合情况, 讨论了最稳定构型的芳香性质.

关键词: 密度泛函理论, 从头算, 杂硼原子簇, 芳香性

Abstract:

The geometries, stability and chemical bonding of XB₆⁺(X=C, Si, Ge, Sn, Pb) clusters were investigated using ab initio (MP2) and density functional theory (DFT: B3LYP and B3PW91) methods. Analytical gradients with polarized split-valence basis sets (6-311+G(d)) were used for B, C, Si, and Ge. The relativistic effective core potential with the LANL2DZ basis sets were chosen for Sn and Pb. The results show that the C_s symmetric pseudo-planar XB₆⁺(X=C, Si, Ge, Sn, Pb) structures are the global minima on the potential energy surfaces, which are more stable than the C_6v symmetric pyramidal and C₂ symmetric quasi-pyramidal structures. We carried out a natural bond orbital (NBO) analysis of all these minima at the B3LYP level, and calculated and discussed the highest occupied molecular orbital and the lowest unoccupied molecular orbital (HOMO-LUMO) energy gaps, the molecular orbitals (MO), and the nucleus-independent chemical shifts (NICS) of the most stable structure. The nature of the X―B and B＝B bonds in these minimum structures and the aromatic characteristics (σ and π) of the most stable configuration were analyzed at the B3LYP level.

Key words: Density functional theory, Ab initio calculation, Hetero-polyboron cluster, Aromaticity

龚良发, 吴新民, 李巍, 戚传松. 杂硼原子簇XB₆⁺ (X=C, Si, Ge, Sn, Pb)的稳定性和芳香性[J]. 物理化学学报, 2011, 27(04), 831-836. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110412

GONG Liang-Fa, WU Xin-Min, LI Wei, QI Chuan-Song. Stability and Aromaticity of XB₆⁺ (X=C, Si, Ge, Sn, Pb) Clusters[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27(04), 831-836. doi: 10.3866/PKU.WHXB20110412

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB20110412

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2011/V27/I04/831

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杂硼原子簇XB₆⁺ (X=C, Si, Ge, Sn, Pb)的稳定性和芳香性

Stability and Aromaticity of XB₆⁺ (X=C, Si, Ge, Sn, Pb) Clusters

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