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贵州大学硕士学位论文摘要
摘要
本论文分为三大部分,第一部分讨论二氢键作用的本质及一般规律,第二部分讨论反
聘氢键的本质及一般规律,第三部分讨论CH4、SiH4GeH4二聚体的结构和作用本质的差
异。
二氢键是近年来受到人们广泛关注的一种非常规氢键,它能影响超分子自组装、物
的反应性及选择性,二氢键也被认为在催化化学、晶体工程学及材料科学中起着重要的作
用。二氢键本质的研究已有文献报道,但受使用软件和方法的限制,我们所关心的色散能、
诱导能等能量成分对总结合能的贡献并不清楚。相同物质与同一主族元素的氢化物形成的
二氢健复合物的结构、能量变化规律还没有人进行系统研究过,而这一方面的系统研究能
为人们进一步揭示H…H相互作用的本质提供更多更详实的证据。另外,我们对剑桥晶体
数据库进行检索时发现12个化合物中有14个Si-H和C-H的H…H间的距离都小于范得华
半径之和,这说明可能存在Si-H…H・C型二氢键,而Si-H…H・C型二氢键还没有人研究过。
故本文选择Sim…HX、B2H6…HX(X=F,Cl,Br,D体系进行系统研究,探讨二氢键相互作用
的本、各种能量组分对二氢键体系结合能贡献的变化规律;选择S…HY(Y=CH3,CCH,
CCF,CN)体系进行研究,探讨Si-H…H-C型二氢键存在的可能性。
构里
本文用Gaussian03程序在MP2/6.311++G(3d3p)水平对上述复合物进行几噢化,频率
验证,找到复合物的稳定结构,在同样的水平下计算了复合物的结合能,并采用均衡校正
法校正了基函数重叠误差,同时也在CCSD(T)水平计算了SiH4…HX复合物的结合能。采
用MP2水平计算得到的波函数,用AI2000作出了等电子密度图。结合能的分解采用
SAPT2002程序在SAPT2级别完成。
几何参数和拓扑性质都表明Si%…HX、B2H6…HX复合物中都形成了二氢键,H…H
键临界点的电子密度和拉普拉斯值与二氢键强度成线性相关。SiH4…HX和B2H6…HX中,
从HF到HL结合能逐渐减小,与从F至II1电负性减小相一致。结合能分解的数据表明静
贵州大学硕士学位论文摘要
电能、诱导能、色散能和交换排斥能对总结合能的贡献都是非常重要的。SiH4…HX体系中,
静电能对总结合能的贡献小于28%,按从F到1的顺序静电能对总结合能的贡献相对稳定,
诱导能对总结合能的贡献逐渐减小,色散能的贡献逐渐增大。X=F时,诱导能的贡献占优
势;当X=C1、Br、I时,色散能的贡献占优势。B2H6与HX形成二氢键时,是B2H6端基上
的两个氢同时与HX作用,B2H6-HX体系中各种能量成分的变化规律与SH…HX体系相
同,B2H6…HX体系中静电成分对总结合能的贡献比SiH4…HX体系稍大。此外,SAPT2
得到的结合能与MP2/6-311++G(3d,3p)下经BSSE校正的结合能是一致的。
由H…H间距离及键鞍点的拓扑性,我们认为SiH4-HY(Y=CH3,CCH,CCF,CN)复
合物中也都形成了二氢键,但形成的二氢键比较弱;SiH4与HCN形成两种稳定结构,直线
型结构是最稳定的。能量分解表明在SiH4-HY(Y=CH3,CCH,CCF,CN)体系中,色散能对
总结合能的贡献较大。
本论文的第二部分是反南键朱质的理论研究。我们通过全面的文献检索发现,反转
氢键还研究得比较少,其相互作用的本质还没有人报道过。
在本文中,我们选择SiH「・X】X2(XpXz=F、CkBr、I)作为理论模型研究反转氢键
的结构、能量及本。计算结果显示H…X间的距离都大于H原子和X原子的共价半径之
和而小于H原子和X原子的范德华半径之和,电荷是由Si・H键上向卤素原子上转移
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