NFeN结构和性质及反应势能曲线.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)1346ActaP．一Chim．Sin．2011，27(6)，1346-1356June[Article】、^，、^rⅥ，．whxb．pku．edu．cnNFeN结构和性质及反应势能曲线蔡跃飘王朝杰(温州医学院药学院，浙江温州325035)摘要：用B3LYP／6．311+G(d)方法对化合物NFeN弯曲型和直线型的不同自旋多重度多个电子态的几何结构、电子结构、能量和振动光谱进行了计算研究．结果表明，单重态中Fe—N键长普遍比三重态和五重态中的短，在155pm左右：NFeN三重态电子结构最

2、丰富，自然键轨道和Mulliken布居显示Fe—N键具有部分离子键特征；两种结构的所有稳定态中能量最低的是1态，能量相近的有1。B、1、1。B2和1’肖态，直线型中能量最低是。态：相对于分子基态反应物Fe(aD)+N(嚣)所有电子态的能量都偏高，该反应在热力学上是不利的，但是对于原子态反应物Fe(aD)+2N(S)则是放热反应；计算振动频率和强度与实验较吻合的是1。8态；复合物FeN与化合物NFeN结构差异明显：Fe原子直接插入N分子的势能曲线表明该反应能垒很高，在动力学上也是不利的．关键词：密度泛函理论：铁原子：氮分子：二氮化铁中图

3、分类号：O641StructuresandPropertiesofNFeNandtheReactionPotentialEnergyCurvesCAlYue—Piao＼／＼fANGChao．Jie(SchoolofPharmacy,WenzhouMedicalCollege,Wenzhou325035，ZhejiangProvince,PR．China)Abstract：ThegeometricaIstructures，electronicstructures，energeticsandvibrationaIfrequenciesof

4、bentandIinearNFeNmoleculeswithdifferentspinmultiplicitieswerestudiedattheB3LYP／6-311+G(d1leveI．Wefindthat：(1)theFe—NbondlengthiSabout155pmforsingletstatesandthisiSshorterthanthoseintripletsandinquintets；(2)theelectronicstructuresoftripletbentNFeNaremorecomplicatedthanth

5、atoftheothers．NaturaIbondingorbitaIandMullikenpopulationdataindicatethattheFe—Nbonddisplaysionicity；(3)themoststableelectronicstateamongalthestatesis12andtheenergiesof1。B1，12，1。B2，and1’A1aresimilar，however，themoststableelectronicstateofIinearNFeNiS。厶．ThisreactioniSendot

6、hermicbecausetheenergiesofallthestatesarehigherthanthoseofthegroundstateFe(aD1+N2()reactantswhileFe(aD)+2N(S)isexothermic；(4)accordingtothecalculatedstructureandvibrationaIcharacteristicsthe1。B1statemightbeobservedinthereportedexperiments；(5)comparedwithourpreviousresul

7、tsthestructuresoftheFeN2complexesareverydiferentfr0mthatoftheNFeNcompound；(6)theFeatomdirectinsertionreactionintothetriplebondsofN2iSespeciallydi仟icultbecauseoftheenergybarriersinthereactionpotentialenergycurves．KeyWords：Densityfunctionaltheory；Ironatom；Nitrogenmolecule

8、；NFeNReceived：February24，2Ol1：Revised：March21，20l1：PublishedonWeb：April11，2Ol1．Correspondingauthor．Email：chjwa