Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы Бояркина Ольга Владимировна

Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы
<
Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Бояркина Ольга Владимировна. Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы : Дис. ... канд. хим. наук : 02.00.01 : Саранск, 2004 158 c. РГБ ОД, 61:04-2/726

Содержание к диссертации

Введение

1. Литературный обзор. 6

1.1. Критерии стабильности металлических кластеров 6

1.2. Структурное и электронное строение малых кластеров из атомов элементов ПБ группы

1.2.1. Кластеры ртути 32

1.2.1.1. Безлигандные кластеры 22

1.2.1.2. Линейные гомоатомные группировки ртути, стабилизированные лигандами

1.2.1.3. Кластеры ртути циклического и объемного строения 40

1.2.2. Кластеры цинка и кадмия 45

2. Обоснование выбора методов расчета 50

3. Результаты и их обсуждение Закономерности электронного строения и относительной стабильности гомо атомных и гетероатоми ых кластеров ртути и цинка различного пространственного строения 51

3.1. Исследование методом MNDO 57

3.1.1. Вычислительные детали 57

3.1.2. Гомоатомные кластеры ртути и цинка линейного строения .. 57

3.1.3. Гомоатомные кластеры ртути и цинка циклического строения , , 67

3.1.4. Гомоатомные кластеры ртути и цинка объемного строения. 75

3.1.5. Гетероатомные кластеры ртути и цинка линейного строения 82

3.1.6. Гетероатомные кластеры ртути и цинка циклического строения 92

7. Гетероатомные кластеры ртути и цинка объемного строе-ния 101

Исследование методом эффективных остовных потенциалов 109

1. Вычислительные детали 109

2. Гомоатомные кластеры ртути и цинка линейного строения . 110

3. Гетероатомные кластеры ртути и цинка линейного строения 119

4 Гомоатомные кластеры ртути и цинка циклического и объ емного строения 131

5. Гетероатомные кластеры ртути и цинка циклического и объемного строения 138

Выводы 146

Список литературы

Введение к работе

В последние годы внимание широкого круга специалистов в области химии и физики, материаловедения, биологии и перспективных технологий было обращено к кластерам - объектам, содержащим от 2 до 105 связанных друг с другом атомов элементов. Этот интерес вызван необычными физическими, химическими и механическими свойствами этих систем.

Среди кластеров простых веществ особое место занимают металлические кластеры. Значительное внимание к ним объясняется сравнительной простотой их синтеза. Это стимулирует их изучение различными экспериментальными методами, а также делает актуальным разработку теоретических моделей, позволяющих понять на качественном уровне наблюдаемые в эксперименте свойства этих систем.

Одной из до сих пор нерешенных и практически значимых проблем современной химии кластеров является установление закономерностей электронной структуры устойчивых кластерных соединений, которые позволили бы сформулировать основные направления молекулярного дизайна данных систем, В настоящее время известен ряд теоретических моделей, связывающих стабильность металлических кластерных соединений с особенностями их электронного строения. Однако ни один из обсуждаемых в литературе критериев стабильности кластеров не имеет универсального характера в силу их специфичности и зависимости от природы элементов, образующих кластер, его симметрии и т.п.

В работах таких авторов, как К.Фукуи, Р. Вудворд, Р. Хоффман и др. [1-6], подчеркивалась важная роль, которую играет верхняя занятая молекулярная орбиталь (ВЗМО) в химических свойствах молекул. Развивая эту идею, авторы [7-10] предложили рассматривать связывающий характер ВЗМО в качестве необходимого критерия относительной стабильности; малых гомоатомных кластеров ртути различного пространственного строения.

*' Для кластеров, попадающих под действие этого критерия, имеет место выигрыш в полной энергии системы по сравнению с энергией системы изолированных атомов.

Для обоснования этой гипотезы в работах [7-10] были проведены расчеты электронной структуры кластеров ограниченным методом Хартри-Фока в параметризации MNDO. Однако, вне рамок рассмотрения в работах [7-10] остался целый ряд важных вопросов. Сюда относится, в частности, вопрос о том, применим ли данный критерий относительной стабильности кластеров, использующий указанную выше идею о связывающем характере ВЗМО, к кластерам из любых атомов ПБ группы. Невыясненным до сих пор остается также вопрос о том, будет ли справедлив данный критерий при использовании иной, чем в [7-10], параметризации гамильтониана системы.

Основная цель настоящей работы состоит в исследовании закономерностей электронного строения гомо- и гетероатомных кластеров из атомов ПБ группы периодической системы различного пространственного строения и изучении влияния характера ВЗМО на относительную стабильность данных систем.

В качестве объекта исследования были выбраны малые кластеры Hg и Zn различного пространственного строения. Такой выбор элементов позволяет, в силу их расположения в периодической системе, отнести полученные выводы на ПБ группу в целом. Основным инструментом исследования служит также, как в [7-10], ограниченный метод Хартри-Фока. При этом использовались две параметризации гамильтониана Хартри-Фока: на основе метода MNDO и на основе метода эффективных остовных потенциалов (ЭОП). Это позволяет повысить степень достоверности получаемых результатов.

Структурное и электронное строение малых кластеров из атомов элементов ПБ группы

На схеме 1.1 приведены способы образования связывающей ВЗМО в электронной структуре гомоатомных кластеров ртути различного пространственного строения.

Важная роль которую играет ВЗМО в химических свойствах молекул, многократно обсуждалась в литературе [1-6, 35, 36]. Так, согласно работе Хоффмана Р. и Вудворда Р. [1], посвященной знаменитым правилам отбора по симметрии для перициклических реакций на основе принципа сохранения орбитальной симметрии, используемые при построении корреляционных диаграмм МО реагентов и продуктов обычно являются граничными орбиталями. Определяющую роль при этом играют играют верхние занятые молекулярные орбитали. Это связано с тем, что в молекуле в большей степени подвержены возмущению при реорганизации связей валентные электроны, которые располагаются на верхних занятых МО. Важную роль, которую играет ВЗМО (как граничная орбиталь) в реакционной способности молекул, отразил и Фукуи К. в своей теории граничных орбиталей [2]. В серии работ Б. Дэба [3-5], основанных на теореме Гельмана-Фейнмана, исследовано влияние на равновесную геометрию молекул (например, следующих типов АН2, АНз, АН,, НАВ, ABC, А2Н2 и др., где А=Н, Li, Be, С, А1, В, N; В=0, F, CI, CN, N2, СО; C=F, О, S, N2) их верхних занятых МО. Результаты исследований показывают, что общая равновесная молекулярная геометрия таких систем определяется поведением ВЗМО, что обеспечивает простой универсальный принцип для понимания структуры и реакционной способности молекул.

Анализ зарубежной и отечественной литературы, посвященной исследованиям кластеров из других элементов ПБ группы, чем Hg, показал, что экспериментальному изучению данных систем посвящено сравнительно мало работ (см. разд. 1.2.2). Основные сведения об их электронном и геометрическом строении получены с помощью квантовохимических методов исследования и носят в целом фрагментарный характер. Установление критериев стабильности данных кластеров, с одной стороны, позволило бы, систематизировать имеющийся экспериментальный и теоретический материал. С другой стороны, такой критерий мог бы служить одним из руководящих принципов при целенаправленном синтезе новых устойчивых кластерных структур.

Один из возможных подходов к созданию универсальной теории стабильности кластеров из элементов ПБ группы заключается в перенесении правил и положений, определяющих стабильность кластеров Hg, на кластеры из других атомов ЦБ группы. При этом в качестве основополагающей гипотезы следует использовать, на наш взгляд, гипотезу об определяющем влиянии характера ВЗМО на стабильность кластеров Hg. Данная гипотеза представляется достаточно универсальной, поскольку, как отмечалось выше, она справедлива для большого числа ртутных кластеров независимо от их симметрии, наличия или отсутствия лигандов вокруг кластерного остова, а также от типа координации лигандов вокруг последнего. 1.2.Структурное и электронное строение малых кластеров из атомов элементов ІІБ группы

Димеры ртути являются наиболее изученными среди димеров элементов ПБ группы. В работах [46—48] с помощью различных экспериментальных методов определены энергия связи (Всв=0.07эВ [46]) и энергия диссоциации (Вдисс=0.0427±0.025эВ [47, 48]) кластера Hg2. Небольшое значение энергии связи димера ртути свидетельствует о том, что стабильность его невысока и определяется, в основном, дисперсионными силами. Эксперименты в [49] позволили определить величину межатомного расстояния (Re) в Hg2, которое составляет 3.35А. Значение Re по данным работы [50], установленное из анализа УФ-спектров поглощения Hg2, составляет З.ОЗА. Таким образом, длина связи Hg-Hg, составляющая по оценкам авторов [49,50] 3.21, 3.35А, достаточно велика и не позволяет говорить о существовании ковалентного взаимодействия между атомами ртути.

В обзоре Г.М Пастера и К.Х. Беннемана в [51] детально обсуждена зависимость свойств Hgn-систем различной пространственной структуры от п. Было показано, что для данных кластеров существует тесная взаимосвязь между характером природы связывания в кластере и его размером.

На основании анализа имеющихся результатов авторы [51] установили, что электронная делокализация и ковалентное связывание имеют место в Hgn-кластерах с n ncr (ncr представляет собой критический размер кластера, для которого наблюдается переход от ван-дер-Ваальсового типа связывания к ковалентному и составляет по данным работы [51] 13-20 атомов). Для n ncr доминирует ван-дер-Ваальсовое взаимодействие, для n ncr - ковалентное и далее металлическое. Расчет величины запрещенной зоны, разделяющей валентную зону и зону проводимости, показали, что Hgn-кластеры при 20 n 80 проявляют свойства полупроводников, при п 80 - металлические свойства.

Из литературных данных следует, что стабильность нейтральных кластеров ртути повышается при ионизации данных систем. Подтверждением может служить тот факт, что при переходе от Hg2 к катиону Hg2+ наблюдается резкое упрочнение связи Hg-Hg, сопровождающееся увеличением энергии связи (Осв0- 2)=1.7ккал/моль, Осв(Нд2+)=32.2ккал/моль) [46]. В работе [52] методом ССП и KB в релятивистском и нерелятивистском приближениях

1-і проведен расчет иона Hg2 в основном состоянии. На основании проведенных в [52] исследований был сделан вывод, что дикатион Hg22+ должен иметь существенное время жизни и может быть наблюдаем даже в газовой фазе. Длина связи Hg-Hg в Hg22+, составляющее по данным [52] 2.54А, значительно меньше длины связи в молекуле Hg2, что может свидетельствовать об упрочнении связи в заряженной системе по отношению к соответствующей нейтральной. Авторами работы [53] при обсуждении изменения структуры и стабильности нейтральных и отрицательно заряженных кластеров ртути Hgn (п=3—7) на основании неэмпирических расчетов найдено, что при переходе от незаряженной формы данных систем к их дианионам происходит уменьшение длины связи в среднем на 0.2А и увеличение энергии связи на 0.1-0.4эВ.

Кластеры ртути циклического и объемного строения

Анализ литературных и зарубежных данных показал, что экспериментальным исследованиям димеров и других малых гомоатомных кластеров цинка и кадмия посвящено значительно меньше работ, чем соответствующим кластерам ртути. Имеющиеся работы, в основном, посвящены изучению спектров малых кластеров Zn и Cd, полученных методом криосинтеза [111-113]. Так, в работе [111] с использованием синхротронного излучения в широкой области энергий фотонов (1-1 ОэВ) измерены спектры поглощения и спускания, а также фотоэлектронные спектры малых кластеров Znn (п 6), изолированных в матрицах из неона при 6.5К. В полученных спектрах были обнаружены полосы, относящиеся к Zn2 (5.12, 6.23 и 6.46А) и Zn3 (5.20, 6.66, 6.95А). Ряд полос, наблюдаемых при высоких концентрациях авторы отнесли к кластерам Zn4-Zn6, Исследованы также [112] ультрафиолетовые спектры поглощения Zn2 и СсЬ в твердом аргоне и криптоне при 10К. Как показано в [112], в аргоновых и криптоновых матрицах наиболее интенсивны полосы 1Р]Ч—1S0, проявляются также слабые полосы 3P] 1S0 атомных переходов. Полосы с тонкой структурой (частоты колебаний 140-120 и 10-90см ) соответствуют lS+u -lS+g переходу Zn2 и Cd2.

Таким образом, малые кластеры Znn (п=2-6) и Cd2 идентифицируются спектральными методами. Однако, какие-либо структурные и энергетические характеристики этих систем неизвестны. Основная информация об электронном строении и свойствах малых гомоатомных кластеров цинка и кадмия получены расчетными квантовохимическими методами.

Так, в [114] методом DFT/LDA в сравнении с соответствующими ртутными системами было проведено изучение природы химического связывания в нейтральных димерах Zn2, Cd2 и Hg2 и ионизированных молекулах Zn2+, Cd2+ и Hg2+. Была проанализирована также роль в связывании заполненных d-оболочек. По данным работы [114], длины связей в нейтральных димерах и энергии связи в них составляют, соответственно, 4.80, 5.10, 4.63 а.и. и 0.33, 0.45, 0.76 эВ, что свидетельствует о небольшой стабильности данных систем. Отметим более высокое значение энергии связи и меньшее значение длины связи для ртутного димера. Как утверждают авторы [114], при переходе от Zn к Hg происходит усиление d-d электронных взаимодействий. Для Zn2+, Cd2+ и Hg2 энергия связи составляет «2эВ.

О небольшой стабильности молекулы Zn2 свидетельствует также работа [115], в которой для данной системы в рамках расширенного метода Хюккеля были рассчитаны энергия связи (0.3 6эВ), межатомное расстояние (2.60А), энергия ионизации (7.1эВ). Полученные конфигурации молекулярных орбиталеи и термы указывают, по мнению авторов, на большую величину связывания возбужденного состояния, по сравнению с основным.

В работах [116-118] методом ab initio (KB) с использованием различных базисных наборов рассчитывались кривые потенциальной энергии синглетных и триплетных состояний кластеров М2 (M=Zn, Cd), соответствующие следующим комбинациям изолированных атомов: M(1S)+M(1S, ЗР, IP), М(ЗР)+М(ЗР). Было найдено, что основное состояние кластеров М2 (M=Zn, Cd) - отталкивательное. Все синглетные состояния, диссоциирующие на M(1S)+M(3P), являются связанными (см. [117]).

Интересная зависимость свойств кластеров от размерного эффекта подвергалась изучению и для кластеров цинка и кадмия. В [119] в рамках метода DFT были изучены электронные свойства кластеров Cd. Расчеты показали, что, согласно концепции плотной упаковки, кластеры Cdn с п - 4, 9, 10, 15, 17 показали наибольшую относительную стабильность, которая может объяснена электронной обол очечной моделью. Полученные результаты хорошо согласуются с представленными в данной работе экспериментальными данными. Согласно рассчитанным значениям потенциалов ионизации, авторы [119] сделали вывод, что переход от ван дер Ваальсового к ковалентному и далее металлическому типу связывания в Cdn более быстрый, по сравнению с Hgn. Так, уменьшение величины HOMO— LUMO зоны с увеличением размера кластеров кадмия составляет от 3.94 (Ссіг) до 0.86 зВ (Cd2i), для ртутных кластеров 3.43 (Hg3) и 1.80 эВ (Hg20) [120]. В работе [121] в рамках теории локализованных орбиталей, основанной на приближении сильной связи, также проведены расчеты потенциалов ионизации кластеров Cdn. Как показано в [121], в молекулярных системах Cdn наблюдается быстрое схождение к пределу твердого тела, уже при п 10 малые кластеры Cdn имеют металлический характер.

Характеристические свойства как функция природы связывания в малых кластерах ИБ группы М„ (M=Zn, Cd, Hg; п=2-6) были исследованы несколькими методами ab initio [122]. Рассчитанные величины энергии связи, потенциалов ионизации, сродства к электрону и вращательных частот оказались близкими для соответствующих кластеров ртути и кадмия. Для цинка авторы обнаружили как исключение увеличение в стабильности при переходе от Zn3 к Zn4- Анализ функции электронной локализации показал в рассматриваемых кластерах Мп преобладание ван дер Ваальсового типа взаимодействия. В [123] данная проблема исследовалась для кластеров Zn„ (п=1-6, точечных групп симметрии D , Бзь Td, D2h, D , C4v и Oh) неэмпирическим методом ССП МО ЛКОА. Проведенные в [123] исследования показали, что, поскольку параметры, характеризующие положение уровня Ферми, положение d-зоны относительно уровня Ферми и ширина s- и р-зон, для малых кластеров Znn уже при п=5,6 имеют значения близкие к соответствующим значениям для металлического цинка, переход от ван дер Ваальсового к металлическому типу связывания в кластерах цинка осуществляется в области размеров п=5-6.

Согласно представленным в разд. 1.2.1 данным, ртуть способна образовывать соединения, содержащие в качестве основного фрагмента полиатомные ртутные группировки различного пространственного строения. Аналогичные соединения более легких ее аналогов встречаются реже

Гомоатомные кластеры ртути и цинка линейного строения

Рассматривая более протяженные линейные цепочки, следует отметить (см. рис. 3.2), что для линейных кластеров Zn„Cl2 наблюдается более резкое увеличение энтальпии образования с ростом длины цинковой цепочки п, чем для ее ртутных аналогов. Этот результат подтверждается тем фактом, что в литературе имеется большое количество данных [86-89] о существовании в соединениях нестехио метрического состава Hgj_MF& (M=Sb, Nb, Та) бесконечных цепочек Hgn-катионов, но отсутствуют данные об аналогичных цинковых цепочках. В табл. 3.1 приведены результаты расчета эффективных зарядов на атомах в линейных кластерах ртути и цинка. Как видно из данных табл. 3.1, в системах Hgnq и Znn4 (q=2±) независимо от знака заряд концентрируется на центральных атомах рассматриваемых кластерных цепочек. Та же закономерность имеет место и для молекул 2ппСІ2, хотя в этом случае величины эффективных зарядов на концевых и центральных атомах цинковой цепочки отличаются не так существенно. Введение концевых акцепторных групп в молекулах HgnCl2 приводит к большей концентрации положительного заряда на концевых атомах ртутного фрагмента, чем на центральных. первого атома цепочки.

Важно отметить, что относительная стабильность линейных кластеров ртути и цинка зависит от силы акцепторов, порождающих в электронной структуре молекул связывающие ВЗМО. Мы рассчитали возможную протяженность линейных ртутных и цинковых кластеров МПХ2 с концевыми группами X=Br, CI, F, А1С13. Полученные результаты, представленные в табл. 3.2, показывают, что число атомов металла в цепочке п, для которого энтальпия образования системы отрицательна (ЛНу 0), увеличивается пропорционально увеличению акцепторной силы концевых групп X. При этом переход от ртутных линейных цепочек к цинковым вызывает уменьшение относительной стабильности МПХ2 для одинаковых п и X. Данные табл. 3.1. указывают на то, что усиление акцепторного характера концевых групп X приводит к увеличению эффективных зарядов на атомах в кластерной цепочке. Кроме того, введение концевых лигандов различной акцепторной силы приводит к изменению длины связи между атомами металла. Так, расчеты для систем Hg2Br2, Hg Cb, Hg2F2 и Hg2(AlCU)2 дают эффективные заряды на атомах, соответственно, 0.35, 0.40, 0.49 и 0.46 ат. ед., а длину связи между ними 2.554, 2.548, 2.549 и 2.572 А. Для аналогичных цинковых систем эти параметры равны 0.354, 0.380, 0.410, 0.439 ат.ед. и 2.405, 2.410, 2.450, 2.421 А, соответственно.

С целью изучения влияния реберной координации лигандов на относительную стабильность линейных кластеров цинка были исследованы циклические системы Zn2X2q (X=F, CI, Br, q=0, 2-). Расчеты циклических молекул Zn2X2q (Х=Вг, СІ) показали отсутствие минимумов на ППЭ независимо от заряда рассматриваемых систем. Минимумы на ППЭ для циклической системы Zn2X2q были найдены только в случае более сильных акцепторов, таких как X=F (q=0, 2-) и Х=А1С1з (q=0). На рис. 3.3 представлены рассчитанные структурные параметры, распределение эффективных зарядов и строение ВЗМО для циклических систем Hg2F2q и Zn2F24(q=0, 2-).

Как видно из рис. 3.3, для молекул Hg2F24 и Zn2F2q (q=0, 2-)в минимумах ППЭ величины ДН/ 0. Однако, пространственная структура и электронное строение данных молекул различаются в зависимости от природы атома металла. Для молекул 2Р2(цикл.) ВЗМО имеет узловую плоскость, ковалентное связывание между атомами металла отсутствует (структура ВЗМО металлического фрагмента системы Н2р2(цикл.) соответствует структуре ВЗМО в молекуле Hg2), однако объединение атомов Hg осуществляется через мостиковые атомы лигандов.

Гетероатомные кластеры ртути и цинка линейного строения

Отметим, что усиление акцепторного характера лигандов в объемных ртутных кластерах HgnX3n-6(n"4)" и HgnX2rb42+ приводит к повышению относительной стабильности данных систем (см. линии 1, 3, 4 и 5, 7, 8). В случае объемных систем HgnX2n.4 (Х=С1, Вг) уменьшение акцепторного характера по сравнению с HgnF2n.42+ приводит к уменьшению относительной стабильности рассматриваемых кластеров при переходе от п 5 к п=6.

Резюмируя полученные результаты, можно сделать следующие заключения. Образование связывающей ВЗМО в электронной структуре объемных кластеров цинка является одним из необходимых критериев относительной стабильности данных систем. По сравнению с аналогичными ртутными кластерами объемные системы цинка характеризуются меньшей относительной стабильностью. Образование связывающей ВЗМО в электронной структуре объемных кластеров цинка реализуется благодаря лигандам с сильными акцепторными свойствами (например, фтор), в то время как для стабилизации объемных кластеров ртути могут быть использованы атомы и менее электроотрицательных галогенов,

В отличие от ртутных и цинковых кластеров линейного и циклического строения для объемных кластеров ртути и цинка характерно отсутствие влияния вершинной координации лигандов на стабилизацию систем и усиление влияния реберной координации.

Исследование фрагментов ППЭ для линейных гетероатом ных кластеров общей формулы HgnZnm (n,m=l,2) показало отсутствие на ней минимумов. Этот результат служит дальнейшим подтверждением сформулированного выше критерия относительной стабильности кластеров, так как ВЗМО в указанных системах являются разрыхляющими. В принципе стабилизации линейных кластеров HgnZnm можно было бы достигнуть путем перевода их в состояние HgnZnm4+ (q=2(n+m)-2), например, Zn2Hg4+ или Hg2Zn4+ и Hg2Zn26+, поскольку в этих состояниях ВЗМО, так же как и в HgZn , имеют связывающий характер. Однако в связи с возникающим в этом случае значительным кулоновским отталкиванием между атомами минимумы на ППЭ для данных катионных систем отсутствуют. Поэтому представляет интерес рассмотрение иных зарядовых состояний молекул HgnZnffl, при которых ВЗМО тоже имеют связывающий характер.

На рис. 3.13 представлены структурные параметры, распределение эффективных зарядов и строение ВЗМО для линейных систем HgnZnm2± (n,m=l,2). Как следует из рис. 3.13, ВЗМО гетероатомных систем HgnZnm2± (n,m=l,2) являются связывающими, хотя значения энтальпии образования данных кластеров достаточно велики. Отметим также следующую її характерную закономерность: для катионных форм (HgnZnm ) положительный заряд системы сосредоточен преимущественно на атомах ртути, тогда как для анионных форм данных кластеров он локализуется в основном на атомах цинка. Данная закономерность особенно отчетливо проявляется, если соответствующие атомы располагаются в центре кластерной цепочки.

Анализ структурных параметров рассмотренных систем показывает, что длина связи в HgZn2+ близка к структурному параметру в Hg22+ и Zn22+ (2.57 и 2.55 А, соответственно). Увеличение числа атомов в кластерной цепочке HgZn на один атом ртути или один атом цинка (системы Hg2Zn и HgZn2 ) практически не изменяет значение длины связи RHg-Zn- Длина связи между атомами металлов в HgZn2" близка к длине связи RHg-Hg в Hg22 (2-80 А) и существенно меньше, чем длина связи Rzn-Zn в Zn22 (2.96 А). При переходе к системе HgZn22 , т.е. увеличение длины кластерной цепочки HgZn2" на один атом цинка, происходит увеличение длины связи RHg-Zn по сравнению с соответствующим структурным параметром в системе HgZn2-. В то же время, увеличение числа атомов в кластерной цепочке HgZn2 на один атом ртути приводит к некоторому уменьшению величины RHg—Zn Чтобы выяснить, как влияет взаимное расположение атомов в кластерной гетероатомной цепочке на ее относительную стабильность, были исследованы фрагменты ППЭ для линейных изомеров общей формулой Hg2Zn24 (q=2±). На рис. 3.14 представлены структурные параметры, распределение эффективных зарядов на атомах в рассмотренных системах.

Анализ структурных параметров изомеров общей формулы Hg2Zn2q (q-2±) показал, что энергетически наиболее выгодной для данных систем является присоединение атомов Zn к обоим концам структурного фрагмента Hg-Hg. При этом длина связи между атомами ртути в ZnHg2Zn2± остается близкой к длине связи в Hg22±. При достройке фрагмента Zn-Zn концевыми

Похожие диссертации на Электронное строение и относительная стабильность кластеров из элементов IIБ группы