一道无机化学习题的量子化学研究——P42−团簇的结构搜索与性质

doi:10.3866/PKU.DXHX202112011

大学化学 >> 2022, Vol. 37 >> Issue (11): 2112011.doi: 10.3866/PKU.DXHX202112011

所属专题：无机化学课程教学(2022)

一道无机化学习题的量子化学研究——P₄²⁻团簇的结构搜索与性质

刘偌曦, 王乐遥, 刘苏能, 曾贝衍, 毕瑞敏, 张致慧()

常州大学石油化工学院, 江苏常州 213164

收稿日期:2021-12-01 录用日期:2022-03-02 发布日期:2022-04-29
通讯作者: 张致慧 E-mail:zhangzh@cczu.edu.cn
作者简介:张致慧, Email: zhangzh@cczu.edu.cn
基金资助:
常州大学教研课题(SHJY201902)

Quantum Chemistry Research on an Inorganic Chemistry Problem: Structure Search and Properties of P₄²⁻ Clusters

Ruoxi Liu, Leyao Wang, Suneng Liu, Beiyan Zeng, Ruimin Bi, Zhihui Zhang()

School of Petrochemical Engineering, Changzhou University, Changzhou 213164, Jiangsu Province, China

Received:2021-12-01 Accepted:2022-03-02 Published:2022-04-29
Contact: Zhihui Zhang E-mail:zhangzh@cczu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

从量子化学角度深入探究并拓展一道本科无机化学问题。介绍P₄²⁻原子团簇，详细呈现P₄²⁻团簇结构搜索、过渡态搜索，计算稳定构型的Gibbs自由能过程；从量子化学角度分析P₄²⁻团簇及过渡态的结构，计算结构的电子定域化函数(Electron Localization Function，ELF)及作盆分析阐述体系离域情况并讨论孤对芳香性的特点。

关键词: 团簇, 计算化学, 过渡态搜索, 电子定域化函数, 芳香性

Abstract:

This paper explores and expands an undergraduate inorganic chemistry problem in depth from the perspective of quantum chemistry. It sheds light on the P₄²⁻ clusters of which the structures and transition states were searched and the Gibbs free energy of the stable configuration was calculated. Meanwhile, we analyzed the clusters and their transition states, calculated the electron localization function (ELF), elaborated the delocalization of the system through basin population and then discussed the characteristics of lone pair aromaticity of the P₄²⁻ clusters in the viewpoint of quantum chemistry.

Key words: Cluster, Computational chemistry, Transition state search, Electron localization function, Aromaticity

刘偌曦, 王乐遥, 刘苏能, 曾贝衍, 毕瑞敏, 张致慧. 一道无机化学习题的量子化学研究——P₄²⁻团簇的结构搜索与性质[J]. 大学化学, 2022, 37(11): 2112011.

Ruoxi Liu, Leyao Wang, Suneng Liu, Beiyan Zeng, Ruimin Bi, Zhihui Zhang. Quantum Chemistry Research on an Inorganic Chemistry Problem: Structure Search and Properties of P₄²⁻ Clusters[J]. University Chemistry, 2022, 37(11): 2112011.

链接本文: https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.DXHX202112011

https://www.dxhx.pku.edu.cn/CN/Y2022/V37/I11/2112011

图/表 8

图1

图2

图3

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表1

图5

表2

表3

参考文献 27

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盆(Basin)	布居数(Population)/(a.u.)
C(P)	9.845
V(P)	3.801
V(P, P)	1.613

盆序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	1.95	0.616	0.149	0.616	0.053	0.149	0.034	0.053	0.136	0.136	0.005	0.005
2	0.616	2.935	0.616	0.381	0.381	0.053	0.053	0.238	0.521	0.032	0.013	0.032
3	0.149	0.616	1.949	0.053	0.616	0.034	0.149	0.053	0.136	0.005	0.005	0.136
4	0.616	0.381	0.053	2.935	0.238	0.616	0.053	0.381	0.032	0.521	0.032	0.013
5	0.053	0.381	0.616	0.238	2.935	0.053	0.616	0.381	0.032	0.013	0.032	0.521
6	0.149	0.052	0.034	0.616	0.053	1.949	0.149	0.616	0.005	0.136	0.136	0.005
7	0.034	0.052	0.149	0.053	0.616	0.148	1.949	0.616	0.005	0.005	0.136	0.136
8	0.053	0.238	0.053	0.381	0.381	0.616	0.616	2.935	0.013	0.032	0.521	0.032
9	0.136	0.521	0.136	0.032	0.032	0.005	0.005	0.013	0.887	0.003	0.001	0.004
10	0.136	0.032	0.005	0.521	0.013	0.136	0.005	0.032	0.004	0.887	0.004	0.001
11	0.005	0.013	0.005	0.032	0.032	0.136	0.136	0.521	0.001	0.003	0.887	0.004
12	0.005	0.032	0.136	0.013	0.521	0.005	0.136	0.032	0.004	0.001	0.004	0.887

盆序号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
LI	0.638	2.333	0.638	2.333	2.333	0.638	0.638	2.333	9.192	9.192	9.192	9.192

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