高等学校化学学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (7): 1625.doi: 10.7503/cjcu20200106
收稿日期:
2020-03-02
出版日期:
2020-07-10
发布日期:
2020-05-09
通讯作者:
张珉,赵亮
E-mail:mzhang@nenu.edu.cn;zhaoliang@nenu.edu.cn
基金资助:
WANG Yiqiao,WANG Cong,LIU Xingman,ZHANG Min(),GENG Yun,ZHAO Liang(
)
Received:
2020-03-02
Online:
2020-07-10
Published:
2020-05-09
Contact:
ZHANG Min,ZHAO Liang
E-mail:mzhang@nenu.edu.cn;zhaoliang@nenu.edu.cn
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摘要:
采用B3LYP/def2-TZVP优化和在耦合簇方法(CCSD)单点水平下, 将$B_{6}S^{n}_{5}$ (n=0, +1, +2)作为基础结构研究证实了S原子对于形成B平面多配位结构具有良好的作用. 研究发现, $B_{6}S^{n}_{5}$ (n=0, +1, +2) 3种价态下最稳定和次稳定结构均为纯平面结构, 仅在不同电子数下两者的能量次序发生改变. 中性的B6S5因满足18电子规则其最稳定结构具有D5h对称性, 且中心B为平面五配位. 在$B_{6}S^{+}_{5}$和$B_{6}S^{2+}_{5}$中, 其17电子和16电子时的最稳定结构中的所有B均为平面四配位. 18电子的B6S5更为稳定.
中图分类号:
TrendMD:
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WANG Yiqiao,WANG Cong,LIU Xingman,ZHANG Min,GENG Yun,ZHAO Liang. Planar Tetracoordinate Boron and Pentacoordinate Boron in B6S5 Clusters†. Chem. J. Chinese Universities, 2020, 41(7): 1625.
Fig.1 Important optimized structures at the B3LYP/def2-TZVP level for B6Sn5(n=0, +1, +2) with their important bond distances(nm) Relative energies(kJ/mol) calculated at the single-point CCSD/6-31G(d) level including zero-point energy(ZPE) corrections at B3LYP/def2-TZVP.
Structure | QBc/e | QBm/e | QS/e | WBIBc—Bm | WBIBm—Bm | WBIBm—S | WBIBc—S |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | -1.22 | 0.18 | 0.07 | 0.66 | 0.28 | 1.12 | 0.09 |
2 | -0.77 | 0.11 | 0.24 | 0.62 | 0.26 | 1.20 | 0.05 |
3 | -0.23 | 0.03 | 0.41 | 0.60 | 0.25 | 1.25 | 0.02 |
Table 1 NPA charges(Q) of B and S atoms and interatomic Wiberg bond index(WBI) of the ppB structures 1—3 of B6Sn5(n=0, +1, +2) clusters based on B3LYP/def2-TZVP results
Structure | QBc/e | QBm/e | QS/e | WBIBc—Bm | WBIBm—Bm | WBIBm—S | WBIBc—S |
---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | -1.22 | 0.18 | 0.07 | 0.66 | 0.28 | 1.12 | 0.09 |
2 | -0.77 | 0.11 | 0.24 | 0.62 | 0.26 | 1.20 | 0.05 |
3 | -0.23 | 0.03 | 0.41 | 0.60 | 0.25 | 1.25 | 0.02 |
Structure | VEA/eV | VDE/eV | AEA/eV | ADE/eV | NICS(1) | NICS(2) |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | -0.55 | 7.60 | -1.13 | 7.43 | -16.98 | -3.31 |
2 | -7.25 | 12.82 | -7.43 | 12.20 | -14.40 | -2.76 |
3 | -12.10 | 18.44 | -12.20 | 17.79 | -11.24 | -2.45 |
Table 2 Calculated vertical electron affinity(VEA), vertical detachment energy(VDE), adiabatic electron affinity(AEA), adiabatic detachment energy(ADE), nucleus-independent chemical shift(NICS) of the ppB structures 1—3
Structure | VEA/eV | VDE/eV | AEA/eV | ADE/eV | NICS(1) | NICS(2) |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | -0.55 | 7.60 | -1.13 | 7.43 | -16.98 | -3.31 |
2 | -7.25 | 12.82 | -7.43 | 12.20 | -14.40 | -2.76 |
3 | -12.10 | 18.44 | -12.20 | 17.79 | -11.24 | -2.45 |
Structure | QBc/e | QBm/e | QS/e | WBIBc—Bc | WBIBc—Bm | WBIBm—S |
---|---|---|---|---|---|---|
4 | -0.26 | -0.05/0.04 | 0.04/0.14/0.11 | 1.26 | 0.62/0.63 | 1.13/1.09 |
5 | 0.07 | -0.04/0.01 | 0.30/0.45/0.47 | 1.10 | 0.54/0.59 | 1.21/1.19 |
6 | 0.01 | -0.06/-0.03 | 0.14/0.15/0.23 | 0.96 | 0.57/0.58 | 1.27/1.25 |
Table 3 Important B3LYP/def2-TZVP results of the ptB structures 4—6 of B6Sn5(n=0, +1, +2) clusters, including the Q of B and S atoms and interatomic WBI(different values from different atoms due to C2v symmetry)
Structure | QBc/e | QBm/e | QS/e | WBIBc—Bc | WBIBc—Bm | WBIBm—S |
---|---|---|---|---|---|---|
4 | -0.26 | -0.05/0.04 | 0.04/0.14/0.11 | 1.26 | 0.62/0.63 | 1.13/1.09 |
5 | 0.07 | -0.04/0.01 | 0.30/0.45/0.47 | 1.10 | 0.54/0.59 | 1.21/1.19 |
6 | 0.01 | -0.06/-0.03 | 0.14/0.15/0.23 | 0.96 | 0.57/0.58 | 1.27/1.25 |
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