トライコーディネートアルミニウムとガリウムの非平面性: X3Hn (m) (X = B,Al,Ga) のサイクル構造
Gantasala N Srinivas1, Anakuthil Anoop, Eluvathingal D Jemmis
1Department of Chemistry, University of Alabama at Birmingham, Birmingham, Alabama 35294, USA.
理論的研究により,X3Hn種におけるボロン (B) の構造は,アルミニウム (Al) やガリウム (Ga) などのより重い元素と大きく異なることが明らかになった. 非平面的配列と重原子の単一のペアは,AlとGaの水化物には一般的です.
科学分野:
- 計算化学はコンピュータ化学である.
- 無機化学 無機化学とは
- 理論化学は,理論的な化学である.
背景:
- アニオン性,中性,カチオン性X3Hn種の構造とエネルギーの調査は,化学結合と反応性を理解するために重要である.
- 以前の研究は,より軽い元素に焦点を当てたことが多く,より重いグループ13の元素の振る舞いはあまり探求されていない.
研究 の 目的:
- X = ボロン (B),アルミニウム (Al),ガリウム (Ga) に対して,X3H3(2-),X3H4-,X3H5およびX3H6+の構造とエネルギーについて理論的に調査する.
- これらの要素における構造的好みと安定性傾向を比較する.
- 重いグループ13の水化物における新しい構造的モチーフと結合特性を特定する.
主な方法:
- 密度関数理論 (DFT) の計算は,B3LYP関数と6−311G (d) ベースセットを使用しています.
- 潜在エネルギー表面の最小値を特定するためのグローバルおよびローカル構造の検索.
- イソデミック方程式を用いた共振安定エネルギー (RSE) の計算.
主要な成果:
- ボロン (B) のグローバル最小構造は,アルミニウム (Al) とガリウム (Ga) のグローバル最小構造ではなかった.
- 重い元素 (Al,Ga) は,ボロン (B) と比較して,より高い数の最小値 (X3H3(2-),X3H4-,X3H5 に対してそれぞれ7,6,8) を示した.
- 非平面的な水素配列と重原子の単一のペアの優位性は,AlとGaの種で一般的であった. AlとGaの3座標のピラミッド状の配置は,X3H4-(2g) で観察されました.
- AlとGaのpi-デロカライゼーションの影響は,X3H3(2-) からX3H6+へと減少した.
結論:
- X3Hn種の構造的な風景は,ボロン (B) とより重い元素 (Al,Ga) の間で著しく異なる.
- X3H3(2-) ミニマスのプロトネーションは,X3H4,X3H5,およびX3H6+の最小エネルギー構造を生成するための経路を提供します.
- この研究は,AlとGaの水化物におけるユニークな結合と構造的特徴を明らかにし,従来の化学的直感に挑戦しています.
さらに関連する動画
07:20Discovery and Synthesis Optimization of Isoreticular Al(III) Phosphonate-Based Metal-Organic Framework Compounds Using High-Throughput Methods
Published on: October 6, 2023
04:51Synthesis of Triazole and Tetrazole-Functionalized Zr-Based Metal-Organic Frameworks Through Post-Synthetic Ligand Exchange
Published on: June 23, 2023
関連する概念動画
Structures of Solids
Coordination Number and Geometry
Structural Isomerism
Isomers are different chemical species that have the same chemical formula. Structural isomerism of coordination compounds can be divided into two subcategories, the linkage isomers and coordination-sphere isomers.
Linkage isomers occur when the coordination compound contains a ligand that can bind to the transition metal center through two different atoms. For example, the CN− ligand can bind through the carbon atom or through the nitrogen atom. Similarly, SCN− can be...
Stereoisomerism
Isomers are different chemical species that have the same chemical formula.
Transition metal complexes often exist as geometric isomers, in which the same atoms are connected through the same types of bonds but with differences in their orientation in space. Coordination complexes with two different ligands in the cis and trans positions from a ligand of interest form isomers. For example, the octahedral [Co(NH3)4Cl2]+ ion has two isomers (Figure 1) In the cis...
Electrophilic Addition to Alkynes: Halogenation
Halogenation is another class of electrophilic addition reactions where a halogen molecule gets added across a π bond. In alkynes, the presence of two π bonds allows for the addition of two equivalents of halogens (bromine or chlorine). The addition of the first halogen molecule forms a trans-dihaloalkene as the major product and the cis isomer as the minor product. Subsequent addition of the second equivalent yields the tetrahalide.
Radicals: Electronic Structure and Geometry
Accordingly, the structure of a trivalent radical lies between the geometries of carbocations and carbanions. An sp2-hybridized carbocation is trigonal planar, while an sp3-hybridized carbanion is trigonal pyramidal. Here, the difference in geometry is...
