アルカリ土類原子の価数軌道

The Valence Orbitals of the Alkaline Earth Atoms.

• Gernot Frenking
• Israel Fernández
• Nicole Holzmann

抄録

アルカリ土類原子Ae=Be, Mg, Ca, Sr, BaとカルシウムクラスターCa 6 H 9 (N(SiMe 3 ) 2 ) 3 (PMDTA) 3の酸化物AeO, イミドAeNH, 二無水物AeH 2の量子化学計算を密度汎関数法を用いて行った。電荷分割法とエネルギー分割法を用いて電子構造を解析した結果、軽い原子であるBeとMgの価数軌道は(n)s軌道と(n)p軌道であることがわかった。一方、重い原子Ca, Sr, Baの価数軌道は(n)sと(n-1)d軌道である。アルカリ土類金属のベリリウムとマグネシウムは典型的な主族元素のように共有結合を形成しているのに対し、カルシウム、ストロンチウム、バリウムは遷移金属のように共有結合を形成しています。この結果は、より重いアルカリ土類金属の共有結合に新たな光を当てただけでなく、実験研究の理解や設計にも非常に重要な意味を持ちます。

Quantum chemical calculations of the oxides AeO, imides AeNH and dihydrides AeH 2 of the alkaline earth atoms Ae = Be, Mg, Ca, Sr, Ba and the calcium cluster Ca 6 H 9 (N(SiMe 3 ) 2 ) 3 (PMDTA) 3 have been carried out using density functional theory. The analysis of the electronic structures using charge and energy partitioning methods suggests that the valence orbitals of the lighter atoms Be and Mg are the (n)s and (n)p orbitals. In contrast, the valence orbitals of the heavier atoms Ca, Sr and Ba comprise the (n)s and the (n-1)d orbitals. The alkaline earth metals beryllium and magnesium built covalent bonds like typical main-group elements whereas calcium, strontium and barium covalently bind like transition metals. The results not only shed new light on the covalent bonds of the heavier alkaline earth metals, but are also very important for understanding and designing experimental studies.

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