一种新的“分子中的原子理论”:原子电荷和极化

【作者】 赵东霞； 朱尊伟； 杨忠志；

【机构】 辽宁师范大学化学化工学院；

【摘要】 分子是由原子组成的。理解分子中的原子是理论化学的重要课题之一,其中最著名的莫过于Bader提出并发展的分子中的原子理论(QTAIM)1。Bader的QTAIM理论,对分子的单电子密度进行拓扑分析,把分子的三维空间彻底划分成原子区域,计算分子的原子电荷,但所计算的电荷值都偏大很多。由于原子电荷是重要的物理量,在讨论很多问题时不可或缺,也是可极化力场的一个重要参数。近年来,为发展分子形貌理论,我们研究分子中的单电子作用势(PAEM)。2 PAEM也是单电子坐标的三维空间函数,依据PAEM,将分子划分成原子区域,计算分子的原子部分电荷。电荷与基组的依赖性关系,是考察电荷的方案好坏的一个标准。图1为使用PAEM AIM方法所获得的CH3OH分子的分区图。图2为描述不同方法所计算的电荷随基组的关系。使用我们的PAEM AIM, QTAIM, NPA, MK, CHELPG, APT, Hirshfeld and Mulliken,所计算出HF分子中H原子的原子电荷,他们的标准偏差分别为0.005, 0.053, 0.020, 0.030, 0.030, 0.016,0.012 and 0.089 e. AIM方法所计算电荷依赖于基组,NBO, Resp, Chelpg, APT方法,当基组比6-311++G(d,p)大时,所计算的电荷就不太依赖于基组;Hirshfeld方法所计算的电荷对基组依赖较小,但从STO-3G的0.19上升到0.23,然后随基组变化有逐渐减少之趋势,最后达到0.20;我们的PAEM电荷基本不依赖基组,稳定在0.32附近。更多还原