Казанскому национальному исследовательскому технологическому университету — 130 лет | |
Название | Молекулярные структуры пятиатомных алюминий-титановых и алюминий-ванадиевых металлокластеров: теоретическое рассмотрение |
DOI | 10.17580/tsm.2020.07.06 |
Автор | Михайлов О. В., Чачков Д. В. |
Информация об авторе | Казанский национальный исследовательский технологический университет, Казань, Россия: О. В. Михайлов, проф. каф. аналит. химии, сертификации и менеджмента качества, докт. хим. наук, эл. почта: olegmkhlv@gmail.com
Казанское отделение Межведомственного суперкомпьютерного центра Российской академии наук – филиал Федерального государственного учреждения «Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук», Казань, Россия: |
Реферат | В последние годы в химии и химической технологии весьма важное значение приобрели микро- и наночастицы элементных металлов и их композиций, и прежде всего те, что содержат в своих структурных единицах два и большее число различных p- и d-элементов, поскольку для них можно ожидать целый ряд свойств, не присущих наночастицам, содержащим атомы лишь какого-то одного химического элемента. С учетом этого обстоятельства представляется достаточно актуальной задача, связанная как с подтверждением самой принципиальной возможности существования «элементно-металлических» наночастиц, состоящих из различных химических элементов-металлов и имеющих конкретный химический состав, так и (в случае подтверждения такой возможности) с выявлением всех возможных для них структурных модификаций с использованием современных квантово-химических расчетов. Ключевыми компонентами этих наночастиц являются полиатомные металлокластеры, в состав которых входят атомы тех же химических элементов, что и в самих наночастицах. В связи с этим проведен квантово-химический расчет важнейших геометрических параметров молекулярных структур различных модификаций алюминий-титанового и алюминий-ванадиевого металлокластеров состава Al2M3 (M – Ti, V). При этом применяли программный пакет Gaussian09. Показано, что первый из этих металлокластеров может существовать в четырнадцати, второй — в одиннадцати модификациях, существенно различающихся по своим устойчивости и геометрическим параметрам их молекулярных структур. Представлены данные об относительных полных энергиях для каждой из этих модификаций. Отмечено, что в наиболее низкоэнергетической модификации Al2Ti3 все три атома Ti связаны между собой тремя химическими связями, а атомы Al — не связаны, тогда как в наиболее низкоэнергетической модификации Al2V3, напротив, атомы V связаны между собой лишь одной химической связью, равно как и атомы Al. Приведены значения длин связей, валентных и торсионных (двугранных) углов для каждой из этих модификаций. Отмечено, что для всех них характерно, с одной стороны, наличие нескольких связей металл — металл, образуемых одним и тем же атомом со своими «соседями», с другой — сравнительно высокие значения длин этих связей, которые практически всякий раз превышают 200 пм. При этом в целом наиболее длинными оказываются связи Al – Al, наиболее короткими — связи M – M, связи же M – Al по своей длине занимают промежуточное положение между длинами связей, образованных двумя атомами алюминия и двумя атомами M, что представляется вполне естественным, если принять во внимание радиусы атомов этих элементов, входящих в состав данных металлокластеров (143, 132 и 134 пм соответственно). Большинство валентных углов между линиями этих самых связей, равно как и торсионных (диэдрических) углов имеют значения, существенно меньшие 90o. |
Ключевые слова | Алюминий, титан, ванадий, металлокластер, молекулярная структура, квантово-химический расчет |
Библиографический список | 1. Ling W., Dong D., Shi-Jian W., Zheng-Quan Z. Geometrical, electronic, and magnetic properties of CunFe (n = 1–12) clusters: a density functional study. J. Phys. Chem. Solids. 2015. Vol. 76, No. 1. pp. 10–16. |
Language of full-text | русский |
Полный текст статьи | Получить |