【摘 要】
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运用密度泛函(DFT)和关联从头算(correlated ab initio)理论,对阳离子X+3(X=Sc、Y、La) 和相关的中性X3Cl (X=Sc、Y、La)团簇的稳定结构与芳香性进行研究.计算结果表明,X+3阳
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运用密度泛函(DFT)和关联从头算(correlated ab initio)理论,对阳离子X+3(X=Sc、Y、La) 和相关的中性X3Cl (X=Sc、Y、La)团簇的稳定结构与芳香性进行研究.计算结果表明,X+3阳离子有两个稳定异构体:正三角型(D3h)和线型(D∞h),其中正三角型为基态.对于中性的X3Cl团簇,Sc3Cl 有三个稳定的异构体: 三角金字塔型(C3v)、双齿型(C2v-1) 和 C2v-2型(图 1 );而Y3Cl 和 La3Cl只有2个稳定的异构体: 三角金字塔型(C3v) 和双齿型(C2v-1).但这三个中性X3Cl团簇的基态都是双齿型(C2v-1)结构.对阳离子正三角型(D3h)基态结构进行共振能(RE)和核独立化学位移(NICS)的计算结果表明,X+3正三角型异构体展现出较高的芳香性.详细的分子轨道分析显示,正三角型Sc+3和Y+3阳离子有一个离域的π型分子轨道,显现出单π-芳香性;而正三角型La+3阳离子有一个离域的σ型分子轨道,显现出单σ-芳香性. X+3单π-芳香性或单σ-芳香性主要源于过渡金属Sc、Y和La的d原子轨道的贡献.另外,通过分子轨道分析还发现,当一个补偿阴离子Cl-分别与Sc+3、Y+3阳离子结合成中性Sc3Cl、Y3Cl团簇时,其组成单元Sc+3、Y+3的芳香类型从原π-芳香性变为σ-芳香性,而当一个补偿阴离子Cl-与La+3阳离子结合成中性La3Cl时,其组成单元La+3原σ-芳香性保持不变.换言之,三个中性X3Cl团簇都只显现出单σ-芳香性.
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