含Ce-Xe键的稀有气体无机化合物研究

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稀有气体一直以来被认为是一种非常稳定、不易形成化学键的元素,化学家鲍林首先预测了氙(Xe)原子由于较大原子半径,具有高极化性,有可能形成化合物。自从第一个稀有气体化合物——六氟合铂酸氙合成以来,已经发现大量的稀有气体化合物,成为实验和理论研究的热点。其中,稀有气体的无机金属化合物是近几年来该领域的前沿课题。目前,Xe与Au的化合物被认为是相互作用最强且最稳定的化合物;Xe与其他一些过渡金属元素如Cu,Ag,Pt等以及主族金属元素如Be,Mg,Al等的化合物也有相应的理论研究,但关于Xe与含f电子的镧系元素的化学键研究工作尚无报道。因此,研究了一系列Xe与属于镧系元素的Ce形成的无机化合物,主要研究结果如下:1)首先,通过对已有的稀有气体化合物的理论计算进行准确性和效率的比较,决定采用MP2算法进行计算。通过对现存的稀有气体金属化合物的成键原因的初步理解,选定了Xe嵌入到CeCl4和CeO2中形成Ce-Xe键的化合物作为研究体系。2)其次,通过Gaussian等计算软件计算了这些分子稳定态及过渡态的结构以及红外吸收光谱,得到分解能;并使用了NBO、AIM等理论方法解析Ce-Xe化学键的类型、分子中电子分布等信息。3)通过对比已有的Xe的金属化合物,发现含Ce-Xe键的稀有气体金属化合物之中存在比较稳定的化合物,其中FXeCeF3、FXeCeCl3、OXeCeO以及NXeCeF四者的分解反应势垒分别为13.96,12.30,11.65kcal/mol,19.20kcal/mol,有可能被实验合成。
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