氧原子簇Oxy (x=2~6, y=-2~2)的结构、能学与光谱性质

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在B3 LYP/6-311 G(d,p)水平上,对氧原子簇Oxy(x=2~6,y=-2~2)的结构、能学与光谱性质进行了量子化学从头计算,对3O2和2O2+的基态和激发态进行了CASSCF计算.结果表明,氧分子及其离子的体系总能量大小为<O2+ (2Пg) <1O2 +2(1∑g+).活性的二重态氧分子负离子2O2-(2Пgi)在相对能量上只比三重态的中性氧分子3O2(3Σg-)高 28 kJ/mol.对于弯曲型(Structure-I)的臭氧分子(O3)及其离子,其体系总能量相对次序为2O3-(2B1) <1O3(1A1) <3O3(3B2) <1O3-2(1A1) <2O3+(2A1).氧四聚体(O4)及其离子的体系总能量相对大小为2O4-(C8弯曲型,2A′)<2O4-(C2v面心三角型,2A2) <2O4-(D∞h直线型,2∑g)<1O4(C8弯曲型,1A′)<1O4(D∞h直线型,1∑g)<1O4(D4h正方型,1A1g) <1O4(C2v面心三角型,1A1)<2O4-(D4h正方型,1A1g)<2O4+(D∞h直线型,2∑g)<2O4+(C8弯曲型,1A′).相对能量最低的氧四聚体物种是呈椅形的带一个负电荷的负离子2O4-(C8弯曲型,2A′),其特征振动频率应出现在1179和1349cm-1.共面三角双锥型的1O5(C2v,1A1)相对能量最低,其与A字型(C2v,1A1)可能是共振构型,特征振动频率位于1302 cm-1.氧六聚体(O6)的六边型构型的相对能量较低,其振动频率的红外强度很弱,但从其对称性看,应具有较强的拉曼强度. 以B3LYP/6-311G(d,p)方法计算、并经0.9614因子校正的氧分子及其离子的O-O振动频率与实验值相当吻合.
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