金属原子、イオンの溶媒和クラスターの構造と反応性に関する理論的研究

金属原子和离子溶剂化团簇的结构和反应性的理论研究

• 批准号: 06219221
• 负责人: 橋本 健朗
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06219221/
• 关键词: ナトリウム原子; ナトリウムイオン; 非経験的分子軌道計算; 溶媒和; クラスター; 電子密度; 電子脱離エネルギー; イオン化ポテンシャル

非経験的分子軌道計算により、1.Na(H_2O)_n(n=1-6)とその正負イオン及びNa(NH_3)_n(n=1-6)とその正負イオンの構造、電子状態の系統的、理論的比較、2.Na_2の水和と解離反応の研究、3.Li(H_2O)_n(n=1-6)の構造、電子状態とそれらのNa(H_2O)_nとの比較、4.[Al(H_2O)_6]+の配位子交換反応機構の研究を進めた。1.では(1)Na(H_2O)_n(n=1-6)はnの増加とともにNaが水クラスターの上にのる表面型構造とNaが水に内包される構造がエネルギー的に近接して存在するがNa(NH_3)_n(n=1-6)では内包型のみが安定に存在する、(2)正イオンではH_2OでもNH_3でも内包型構造が安定でnの変化に伴うエンタルピー変化は実験と良く一致する、(3)負イオンでは水素をNaに向けて溶媒分子が結合する構造がnが小さいと安定だがnの増加により中性クラスターの安定構造に似た構造とのエネルギー差が非常に小さくなる、(4)計算による負イオンの垂直電子脱離エネルギーは実験と良く一致したが溶媒がアンモニアの場合に見られる垂直電子脱離エネルギーの実験スペクトルの構造の解釈は未だつかない、などがわかった。2.では、Na_2の水和が片方のNaに水が片寄って結合した構造を取りながらNa-Na距離が伸びていくが4つ以上の水が付くと水同士の結合により系が安定化され、Na_2の解離は進みにくいことがわかり、溶媒和によるNa_2の分極が大きいと予測されるNH_3の場合との比較を進めている。3.ではLi(H_2O)_nではNaと違って内包型の構造が安定だがHOMOの電子密度が水和によって外側の水に分布するためイオン化ポテンシャルとしてはNaに似たn依存性を持つと予測された。4.ではポテンシャルエネルギー面が複雑で、水の交換反応とモデルクラスターの異性化反応の両方を考慮してさらにポテンシャル面を精密に研究する必要があることがわかった。

By inempirical molecular orbital calculations, we conducted research into 1. Na(H_2O)_n(n=1-6) and its positive and negative ions and Na(NH_3)_n(n=1-6) and its positive and negative ions, systematic and theoretical comparison of the electronic states, 2. Study of the hydration and dissociation reaction of Na_2, 3. Study of the structure of li（h_2o）_n（n = 1-6），电子状态及其Na（H_2O）_n的比较，以及4。研究[al（h_2o）_6]+的配体交换反应机理的研究。在1.中，我们发现（1）Na（h_2o）_n（n = 1-6）的表面类型结构在能量上与随着n的增加而封装在水簇中的结构上，只有na clusters的结构稳定存在，但只有na（nh_3）_n（nh_3）_n（n = 1-6）的表格稳定在na（n = 1-6）中是稳定的，（n = 1-6）是sto的，nh的sto sto sto sto stope nh HHS（2）均具有stope nhh的sto，nhh（2）的nhh（2）离子，以及氮的变化与实验的变化相吻合，（3）溶剂分子与氢与Na键键合的结构，n朝向小N稳定，但n的增加与中性群集的稳定结构相似，与实验的稳定结构相似，n的结构非常小，并且（4）均具有较小的能量，并且（4）（4）（4）良好的电动元素及其构成的范围（4）当溶剂为氨时可见的垂直电子解吸能仍未解释。在2中，NA-NA距离增加，而Na_2的水合是通过将水与Na的一侧相邻形成的，但是当附着四个或更多水时，该系统通过将水的键合稳定，并且发现Na_2的解离很难进行，并且我们将其与NA_3的情况进行了比较，而NA_3的情况很大，而NA__的距离为solv ya_2。在3中，与Na不同，内核结构在Li（H_2O）_n中是稳定的，但是由于HOMO的电子密度由于水合而分布在外水中，因此可以预测电离电位的N依赖性类似于Na。在4中，发现势能表面很复杂，并且应考虑到水交换反应和模型簇的异构化反应的进一步精确研究。

项目成果

M.Sanekata: "Reactions of Singly Charged Alkaline-Earth Metal Ions with Water Clusters:Characteristic size Distribution of Product Ions;" J.Amer.Chem.Soc.117. 747-754 (1995)

M.Sanekata：“单电荷碱土金属离子与水簇的反应：产物离子的特征尺寸分布；”

Kenro Hashimoto: "Ab initio theoretical study of “surface"and“interior"structures of Na(H_2O)_4 and its cation;" Chem,Phys.Lett.223. 423-430 (1994)

Kenro Hashimoto：“Na(H_2O)_4 及其阳离子“表面”和“内部”结构的从头理论研究；Chem,Phys.Lett.223-430 (1994)。

Kenro Hashimoto: "Ab initio molecular orbital study of Na(NH_3)_n(n=1-6) clusters and their ions.A systematic comparison with hydrated Na atom cluster" J.Amer.Chem.soc.(印刷中). (1995)

Kenro Hashimoto：“Na(NH_3)_n(n=1-6) 簇及其离子的从头算分子轨道研究。与水合 Na 原子簇的系统比较”J.Amer.Chem.soc.（出版中）。 ）

Kenro Hashimoto: "Ab initio molecular orbital study of Na(H2O)n(n=1-6) clusters and their ions." J.Amer.Chem.Soc.116. 11436-11443 (1994)

Kenro Hashimoto：“Na(H2O)n(n=1-6) 簇及其离子的从头算分子轨道研究。”

Hidekazu Watanabe: "Molecular orbital study of the structures and reactions of magnesium-water cluster ions" J.Amer.Chem.Soc.117. 755-763 (1995)

Hidekazu Watanabe：“镁-水簇离子结构和反应的分子轨道研究”J.Amer.Chem.Soc.117。