Planar Pentacoordinate Silicon and Germanium in XBe5H6（X=Si， Ge） Clusters

doi:10.7503/cjcu20210807

Abstract

Abstract:

Computational design of ternary XBe₅H₆（X=Si， Ge） clusters was reported， which were global-minimum structures on the potential energy surfaces， featuring planar pentacoordinate silicon/germanium（ppSi/Ge）. XBe₅H₆（X=Si， Ge） clusters have the perfect fan-shaped structures： Si/Ge atoms are coordinated by five Be atoms； four H atoms are bonded to Be atoms in bridge mode， and the remaining two H atoms are bonded to Be atoms at both ends. Chemical bonding analyses reveal that the ppSi/Ge core is governed by delocalized 2π/6σ bonding， that is， double π/σ aromaticity， which also makes the Si/Ge atom conform to the octet rule. Additional twelve electrons are contributed to peripheral Be—H—Be and Be—H σ bonding. Energy decomposition analysis-Natural orbital for chemical valence（EDA-NOCV） analyses indicate that there is mainly electron-sharing bonding between the Si/Ge and Be₅H₆ ligands.

Key words: Planar pentacoordinate silicon, Global minimum structure, Chemical bonding, Double π/σ aromati-city, Eight-electron counting

CLC Number:

O641

TrendMD:

GUO Jinchang, LIU Fanglin. Planar Pentacoordinate Silicon and Germanium in XBe₅H₆（X=Si， Ge） Clusters[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2022, 43(4): 20210807.

Figures/Tables 9

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SiBe₅H₆	—	-1438.1	719.91	-1137.3	-1020.7					-14.4
				（52.7%）	（47.3%）					（1.4%）
	X?Be₅H₆ electron?					-173.3
	sharing π bond					（17.0%）
	X?Be₅H₆ electron?						-288.0	-268.1	-276.9
	sharing σ bond						（28.2%）	（26.3%）	（27.1%）
GeBe₅H₆	—	-1503.4	873.2	-1293.2	-1083.4					-20.3
				（54.4%）	（45.6%）					（2.0%）
	X?Be₅H₆ electron?					-174.6
	sharing π bond					（16.1%）
	X?Be₅H₆ electron?						-298.2	-268.1	-322.2
	sharing σ bond						（27.5%）	（24.7%）	（29.7%）

System	Interaction	ΔE_int/ （kJ·mol^-1）	ΔE_Pauli/ （kJ·mol^-1）	ΔE_elstat^a / （kJ·mol^-1）	ΔE_orb^a / （kJ·mol^-1）	ΔE_orb（1）^b / （kJ·mol^-1）	ΔE_orb（2）^b / （kJ·mol^-1）	ΔE_orb（3）^b / （kJ·mol^-1）	ΔE_orb（4）^b / （kJ·mol^-1）	ΔE_{orb（rest）}^b / （kJ·mol^-1）
SiBe₅H₆	—	-1438.1	719.91	-1137.3	-1020.7					-14.4
				（52.7%）	（47.3%）					（1.4%）
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	X?Be₅H₆ electron?						-288.0	-268.1	-276.9
	sharing σ bond						（28.2%）	（26.3%）	（27.1%）
GeBe₅H₆	—	-1503.4	873.2	-1293.2	-1083.4					-20.3
				（54.4%）	（45.6%）					（2.0%）
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	sharing π bond					（16.1%）
	X?Be₅H₆ electron?						-298.2	-268.1	-322.2
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