Structures and stability of closo-hydroborate dianions BnHn2– (n = 5-12) from the PSM model

Nhat Vu Pham,Thao Thi Ngoc Tran,Vi Quoc Ma

doi:10.32508/stdjns.v2i4.812

Abstract

In this theoretical study, the structures and energetic properties of several closohydroborate dianions BnHn2– (n = 5-12) were systematically investigated employing the B3LYP functional in conjunction with the aug-cc-pVTZ basis set. Global equilibrium geometries were determined, and the growth mechanism is established. Several thermodynamic parameters including the one-step fragmentation energy, the second-order difference in energy, and the HOMO– LUMO energy gap were also computed to evaluate their stability pattern. Computed results show that among investigated species B6H62– and B12H122– are exceptionally stable with closed-shell electronic structures. Their valence electrons generate magic numbers which could be understood by using the phenomenological shell model. The B6H62– with 26 itinerant electrons has an octahedral form ground state (Oh symmetry) and a closed electronic configuration, i.e. 1S2/1P6/2S2/1D10/2P6. Similarly, the anion B12H122– with 50 mobile electrons, which favors an icosahedron (Ih symmetry), also has a closed 1S2/1P6/2S2/1D10/2P6/1F14/2D10 electron shell. Therefore, these systems bear the highly symmetric conformations and constitute the exceedingly stable members of the series examined.

Highlights

MỞ ĐẦUBoron là một trong những nguyên tố được quan tâm nhất trong bảng tuần hoàn do sự phong phú về mặt hóa học của nó
Computed results show that among investigated species B6H62– and B12H122– are exceptionally stable with closed-shell electronic structures. Their valence electrons generate magic numbers which could be understood by using the phenomenological shell model

Summary

MỞ ĐẦU

Boron là một trong những nguyên tố được quan tâm nhất trong bảng tuần hoàn do sự phong phú về mặt hóa học của nó. Đã có nhiều nghiên cứu cả lý thuyết và thực nghiệm dành cho các borane cluster kể từ khi chúng được tổng hợp vào đầu thế kỷ XX [3]. Nghiên cứu về borane vẫn là một lĩnh vực thu hút nhiều nhà hóa học lý thuyết không những do sự độc đáo về mặt hóa học, mà còn xuất phát từ những thách thức về mặt cấu trúc và liên kết mà chúng mang lại. Các tính toán bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) của McKee và cộng sự [7] cho thấy trong các closoborane cluster, dianion B12H122– là đặc biệt ổn định và thể hiện tính thơm 3 chiều với giá trị năng lượng ion hóa khá cao (~11 kcal/mol).

PHƯƠNG PHÁP

B H 2 n-1 n-1

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

KẾT LUẬN