なぜ (SiO) ((4) は四面体として計算され, (CO) ((4) は正方形の平面体であるのでしょうか? 分子軌道分析によるものです
Sebastian Kozuch1, David A Hrovat, Weston Thatcher Borden
1Department of Chemistry and Center for Advanced Scientific Computing and Modeling (CASCaM), University of North Texas , Denton, TX 76201, United States.
Journal of the American Chemical Society
|December 17, 2013
まとめ
(SiO) 4と (SiS) 4のようなテトラサイクロブタン化合物は,炭素同類物とは異なり,三重基底状態の四面体構造を好みます. この幾何学の好みは,Jahn-Teller効果によって説明されるように,電子陰性差によって影響を受けます.
科学分野:
- コンピューティング・ケミストリー
- 量子化学とは,量子化学である.
- マテリアルサイエンス 材料科学
背景:
- 分子軌道 (MO) 理論は,電子構造と分子の安定性についての洞察を提供します.
- 新しい無機化合物の基本状態と幾何学を理解することは,それらの性質を予測するために重要である.
研究 の 目的:
- 平方平面のテトラサイラサイクロブタン化合物,特に (SiO) 4と (SiS) 4の基本状態と均衡幾何学を調査する.
- これらのシリコン基化合物の電子および構造的性質を,炭素同類である (CO) 4および (CS) 4と比較する.
- 観測された幾何学的偏好を,第2次ジャン=テラー効果のような理論的原理を用いて合理化する.
主な方法:
- (U)CCSD(T) -F12b/cc-pVTZ-F12//(U) B3LYP/6-311+G(2dfを含む高レベルの初期計算が使用されました.
- 密度関数理論 (DFT) は幾何学最適化に使用されました.
- 定性分子軌道 (MO) 理論と第2次ジャン=テラー効果が理論分析に使用された.
主要な成果:
- 計算により,正方形平面のD4h-(SiO) 4とD4h-(SiS) 4が三重の基本状態を持っていることが確認されました.
- 炭素同位体とは異なり, (SiO) 4と (SiS) 4は,四面体 (Td) の均衡幾何学と電子欠乏のSi-Si結合を持つ低エネルギーシングレット状態を示しています.
- (CO) 4と (CS) 4は,最も低いシングレット状態では,Td幾何学よりもD4h幾何学を好みます.
- 第2次ジャン=テラー効果の分析は,電子陰性差に基づく幾何学的偏好を合理化することに成功した.
結論:
- テトラシルサイクロブタン化合物 (SiO) 4と (SiS) 4は,電子因子により四面体幾何学を好み,平面炭素同類物と対照的である.
- 構成原子間の電子負の差は, (AY) 4システムの均衡幾何学を決定する上で重要な役割を果たします.
- (BF) 4と (BCl) 4の理論的予測, (CO) 4と (CS) 4のイソエレクトロニックは, (BCl) 4が実験的に確認されたTd幾何学を好むことを示唆しています.
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