相对论密度泛函理论在重元素分子和团簇中的应用

发布时间：2021-10-28 09:34

　　相对论电子结构理论的基础是四分量Dirac方程,但是由于计算复杂,在实际应用中通常采用二分量或标量的准相对论理论。根据是否变分处理芯电子,准相对论理论又分成全电子准相对论和相对论赝势（PP）两个大的分支。其中,近些年发展的精确二分量（X2C）全电子准相对论方法可以快速、高效地计算精确导数,因而得到大量关注。在本文中,我们把X2C、PP两种最具代表性的准相对论方法与密度泛函理论相结合,对一些含有重元素的分子和团簇分别进行理论研究。本文研究的含重元素分子体系是四氰化汞（Hg（CN）₄）,这是X2C快速求导算法首次被用于计算振动频率和预测化学反应。分别用X2C和PP结合PBE0泛函计算了Hg（CN）₄的结构、性质和化学分解反应,并对其稳定性进行预测。研究发现,Hg（CN）₄分子为平面结构,对称性为D_4h,其Hg-C之间以极性共价单键相连,C-N之间以共价三键相连,Hg（CN）₄分子中Hg的氧化态为+4。计算结果还表明Hg（CN）₄是一个动力学稳定的分子,可能在1... 

【文章来源】：西北大学陕西省 211工程院校

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【图文】：

Hg(CN)4的分子结构

西北大学硕士学位论文22图3.2Hg(CN)4电子密度分布和键临界点（用蓝点表示）。图3.4Hg(CN)4的ELF分布图。图3.3Hg(CN)4能量密度分布和键临界点（用蓝点表示），负能量密度等高线用虚线表示。图3.5Hg(CN)4的LOL分布图。我们对Hg(CN)4分子在Hg-C键临界点进行拓扑分析，表3.4列出了一些Hg-C键临界点的拓扑分析数据，其中得到的PP结果与sf-X2C、X2C结果相近，我们只讨论X2C的结果。Hg原子到Hg-C键临界点的距离为1.119，与Hg-C键长1.971相比，说明BCP更偏向碳原子（见图3.2）；Hg-C键临界点的电子密度（ρb）为0.141a.u.，说明Hg、C原子之间存在可观的电子分布，很可能形成了共价键。Hg-C键临界点电子密度拉普拉斯值▽2ρb为0.084a.u.，按照早期的标准应当不属于共价键，因为只有负拉普拉斯值才对应共价键，但最近几十年的种种研究表明这个标准只对轻元素之间不具有强

西北大学硕士学位论文22图3.2Hg(CN)4电子密度分布和键临界点（用蓝点表示）。图3.4Hg(CN)4的ELF分布图。图3.3Hg(CN)4能量密度分布和键临界点（用蓝点表示），负能量密度等高线用虚线表示。图3.5Hg(CN)4的LOL分布图。我们对Hg(CN)4分子在Hg-C键临界点进行拓扑分析，表3.4列出了一些Hg-C键临界点的拓扑分析数据，其中得到的PP结果与sf-X2C、X2C结果相近，我们只讨论X2C的结果。Hg原子到Hg-C键临界点的距离为1.119，与Hg-C键长1.971相比，说明BCP更偏向碳原子（见图3.2）；Hg-C键临界点的电子密度（ρb）为0.141a.u.，说明Hg、C原子之间存在可观的电子分布，很可能形成了共价键。Hg-C键临界点电子密度拉普拉斯值▽2ρb为0.084a.u.，按照早期的标准应当不属于共价键，因为只有负拉普拉斯值才对应共价键，但最近几十年的种种研究表明这个标准只对轻元素之间不具有强


本文编号：3462630