張影 張國華 王麗萍

【摘要】本文利用高斯軟件和密度泛函（DFT-B3LYP）系統(tǒng)研究了雙五元環(huán)N8分子氫質(zhì)子化結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)和振動(dòng)頻率，通過振動(dòng)頻率分析確定基態(tài)結(jié)構(gòu)。再通過對(duì)各個(gè)分子勢能曲面的研究確定分解與異構(gòu)通道，從而確定得出各異構(gòu)體的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性，結(jié)果顯示雙質(zhì)子化能夠增強(qiáng)N8分子的穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】N8分子 雙質(zhì)子化 勢能曲面 穩(wěn)定性

（1）通過對(duì)雙五原子環(huán)N8進(jìn)行雙質(zhì)子化得到四種異構(gòu)體，其幾何參數(shù)及相對(duì)能如圖1，總能量以及相對(duì)能量列于表1。

雙五原子環(huán)N8H22+有四種異構(gòu)體（如圖1），N-N鍵的鍵長介于1.27-1.36之間。說明N-N鍵都介于單鍵和雙鍵之間，具有較大的能量。其中A結(jié)構(gòu)為能量最低態(tài)，其他異構(gòu)體的能量分別比他高10.2、20.6和26.8kcal/mol。由此可知，四種異構(gòu)體中熱力學(xué)穩(wěn)定性的關(guān)系為A>B>C>D。

（2）N8H22+的異構(gòu)體的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性。

對(duì)四種異構(gòu)體分別進(jìn)行勢能曲面的研究找到其分解路徑，所涉及的各物質(zhì)的對(duì)稱性、總能量及相對(duì)能分別列于表2。

N8H22+-A有兩種分解路徑，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)過渡態(tài)A-TS1和A-TS2。分解勢壘分別為40.9和58.6kcal/mol。由此可知，A結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性很高，在實(shí)驗(yàn)室中合成后不易分解，較為穩(wěn)定。N8H22+-B有三種分解路徑，分別對(duì)應(yīng)三個(gè)過渡態(tài)B-TS1、B-TS2和B-TS3。分解勢壘分別為22.1、1.4和35.0kcal/mol。由此可知，B結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性很低（最低分解勢壘僅為1.4kcal/mol），在實(shí)驗(yàn)室中合成后易分解，不穩(wěn)定。N8H22+-C有兩種分解路徑，分別對(duì)應(yīng)兩個(gè)過渡態(tài)C-TS1和C-TS2。分解勢壘分別為1.0和21.1kcal/mol。由此可知，C結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性更低（最低分解勢壘僅為1.0kcal/mol），在實(shí)驗(yàn)室中合成后極易分解，非常不穩(wěn)定。N8H22+-D有三種分解路徑，分別對(duì)應(yīng)三個(gè)過渡態(tài)D-TS1、D-TS2和D-TS3。分解勢壘分別為14.5、5.4和11.8kcal/mol。由此可知，D結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性也很低（最低分解勢壘僅為5.4kcal/mol），在實(shí)驗(yàn)室中合成后易分解，不穩(wěn)定。

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