Title
Teorijska istraživanja geometrije, stabilnosti i hemijskih veza u malim klasterima litijuma sa halogenima
Creator
Milovanović, Milan Z.
Copyright date
2015
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 28.12.2015.
Other responsibilities
mentor
Jerosimić, Stanka.
mentor
Perić, Miljenko.
član komisije
Milčić, Miloš, 1973-
član komisije
Veličković, Suzana.
Academic Expertise
Prirodno-matematičke nauke
Academic Title
-
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Fakultet za fizičku hemiju
Alternative title
Theoretical investigations of geometry, stability and chemical bonds in small clustres of lithium with halogens
Publisher
[M. Z. Milovanović]
Format
101 list
description
Fizička hemija - Fizička hemija, Kvantna hemija / Physical Chemistry - Physical Chemistry, Quantum Chemistry
Abstract (sr)
Klasteri su male stabilne ili metastabilne grupe atoma, koje pokazuju zbirna
fizička svojstva različita od atoma koji ulaze u njihov sastav. Po osobinama i veličini
klasteri se nalaze između molekula i čvrstih materijala.
U radu su ispitivana osnovna elektronska stanja malih klastera metala pomoću
kvantno-hemijskih metoda, kao i njihova geometrija, hemijska veza i stabilnost. Kao
prototip su uzeti homogeni i heterogeni klasteri litijuma – oni su kompjutaciono
prihvatljivi, a fizički i hemijski dovoljno kompleksni da se na osnovu rezultata njihovog
istraživanja može govoriti o opštim osobinama klastera alkalnih metala.
Predstavljeni su rezultati dobijeni pomoću teorije funkcionala gustine (eng.
DFT), metode spregnutih klastera [eng. CCSD(T)] i analize vezivnih prirodnih orbitala
(eng. NBO). Prikazan je mehanizam rasta ovih klastera, po kojem se formiranje
LinX(0,+1) klastera najbolje opisuje dodavanjem jednog atoma litijuma na Lin-1X(0,+1)
klastere; sa druge strane, rast klastera pri povećanju broja atoma halogena se dobro
opisuje formiranjem LinXm
(0,+1) klastera zamenom atoma litijuma halogenim atomom u
Lin+1Xm-1
(0,+1). Pokazano je da su vezivne energije po atomu za litijum-halogen klastere
veće u poređenju sa homogenim klasterima litijuma.
Na osnovu dobijenih rezultata smo zaključili da heterogene LinXm
(0,+1) (n = 2-6,
m = 1-3, n ≥ m) klastere možemo podeliti na jonske i hiperlitijumske: a) u (LiX)n
(0,+1) i
katjonskim Lin+1Xn
+ (n=1,2,3) vrstama svi valentni elektroni su lokalizovani na
halogenim atomima, pa se može reći da je u pitanju jonska veza; b) vrste LinXm (n ≥ 2,
m = 1-3, n > m) i LinXm
+ (n ≥ 3, m = 1-3, n > m+1) su hiperlitijumski klasteri – kod njih
postoji bar jedan elektron u višku, koji potiče od atoma litijuma, a koji nije predat
halogenom elementu. Hiperlitijumski klasteri se mogu predstaviti kao vrste sastavljene
od m negativnih halogena X− i pozitivno naelektrisanih Lin
(+1,+2) motiva – litijumskih
"kaveza". Jonske vrste sa zatvorenom ljuskom imaju najveće vezivne energije, jonske
vrste sa otvorenom ljuskom imaju najmanje vezivne energije, dok se hiperlitijumski
klasteri, po stabilnosti, nalaze između. Na osnovu NBO analize zaključeno je da je
delokalizacija tipa 3c/2e energetski povoljnija od tipičnih 2c/2e veza.
Abstract (en)
Clusters are small stable or metastable groups of atoms, which exhibit collective
properties different from those of constituting atoms, and by general properties clusters
are between molecules and bulk materials.
The electronic structure of the ground states, geometries, chemical bonds and
stability of small metal clusters have been investigated by using methods of quantum
chemistry. Homogeneous and heterogeneous clusters of lithium have been taken as the
prototype – they are computationally accessible, but physically and chemically
complex, enough to make possible the use of obtained results for drawing conclusions
about general properties of alkali metal clusters.
Results obtained with density functional theory (DFT), coupled clusters method
[CCSD(T)], and natural bond orbital (NBO) analysis are presented. The growth
mechanism of those clusters is presented; forming of LinX(0,+1) is best described by
adding one lithium atom at LinX(0,+1) clusters; on the other hand the growth of clusters
with increasing number of halogen atom is good described by forming of LinXm
(0,+1)
where the lithium atom is replaced with halogen atom in Lin+1Xm-1
(0,+1). It has been
shown that binding energies per atom for lithium-halogen clusters are larger than those
for homogeneous lithium clusters.
Based on our results, heterogeneous LinXm
(0,+1) (n = 2-6, m = 1-3, n ≥ m) clusters
can be classified as ionic or hyperlithiated: a) in (LiCl)n
(0,+1) and cationic Lin+1Xn
+
(n=1,2,3) species all valence electrons are localized at halogen atoms, thus ionic bond is
present; b) LinXm (n ≥ 2, m = 1-3, n > m) and LinXm
+ (n ≥ 3, m = 1-3, n > m+1) are
hyperlithiated clusters – they have at least one excess electron, which originates from
the lithium atom, and which is not attracted by halogen. Hyperlithiated clusters can be
viewed as species consisting of m negative X− and positively charged Lin
(+1,+2) moieties
– lithium "cages". Closed-shell ionic species have the largest binding energies, open
shell species have the lowest binding energies, and hyperlithiated clusters are in
between by stability. By NBO analysis it was concluded that the delocalization of the
type 3c/2e is more energetically favored than the typical 2c/2e bonds.
Authors Key words
heterogeni litijum-halogen klasteri, geometrijska struktura, vezivna
energija, energija jonizacije, elektronska struktura, hiperlitijumski klasteri, B3LYP,
RCCSD(T), NBO
Authors Key words
heterogeneous lithium-halogen clusters, geometrical structure, binding
energy, ionization energy, electronic structure, hyperlithiated clusters, B3LYP,
RCCSD(T), NBO
Type
Tekst
Abstract (sr)
Klasteri su male stabilne ili metastabilne grupe atoma, koje pokazuju zbirna
fizička svojstva različita od atoma koji ulaze u njihov sastav. Po osobinama i veličini
klasteri se nalaze između molekula i čvrstih materijala.
U radu su ispitivana osnovna elektronska stanja malih klastera metala pomoću
kvantno-hemijskih metoda, kao i njihova geometrija, hemijska veza i stabilnost. Kao
prototip su uzeti homogeni i heterogeni klasteri litijuma – oni su kompjutaciono
prihvatljivi, a fizički i hemijski dovoljno kompleksni da se na osnovu rezultata njihovog
istraživanja može govoriti o opštim osobinama klastera alkalnih metala.
Predstavljeni su rezultati dobijeni pomoću teorije funkcionala gustine (eng.
DFT), metode spregnutih klastera [eng. CCSD(T)] i analize vezivnih prirodnih orbitala
(eng. NBO). Prikazan je mehanizam rasta ovih klastera, po kojem se formiranje
LinX(0,+1) klastera najbolje opisuje dodavanjem jednog atoma litijuma na Lin-1X(0,+1)
klastere; sa druge strane, rast klastera pri povećanju broja atoma halogena se dobro
opisuje formiranjem LinXm
(0,+1) klastera zamenom atoma litijuma halogenim atomom u
Lin+1Xm-1
(0,+1). Pokazano je da su vezivne energije po atomu za litijum-halogen klastere
veće u poređenju sa homogenim klasterima litijuma.
Na osnovu dobijenih rezultata smo zaključili da heterogene LinXm
(0,+1) (n = 2-6,
m = 1-3, n ≥ m) klastere možemo podeliti na jonske i hiperlitijumske: a) u (LiX)n
(0,+1) i
katjonskim Lin+1Xn
+ (n=1,2,3) vrstama svi valentni elektroni su lokalizovani na
halogenim atomima, pa se može reći da je u pitanju jonska veza; b) vrste LinXm (n ≥ 2,
m = 1-3, n > m) i LinXm
+ (n ≥ 3, m = 1-3, n > m+1) su hiperlitijumski klasteri – kod njih
postoji bar jedan elektron u višku, koji potiče od atoma litijuma, a koji nije predat
halogenom elementu. Hiperlitijumski klasteri se mogu predstaviti kao vrste sastavljene
od m negativnih halogena X− i pozitivno naelektrisanih Lin
(+1,+2) motiva – litijumskih
"kaveza". Jonske vrste sa zatvorenom ljuskom imaju najveće vezivne energije, jonske
vrste sa otvorenom ljuskom imaju najmanje vezivne energije, dok se hiperlitijumski
klasteri, po stabilnosti, nalaze između. Na osnovu NBO analize zaključeno je da je
delokalizacija tipa 3c/2e energetski povoljnija od tipičnih 2c/2e veza.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.