参考文献:
G. Goesten, R. Hoffmann, F. M. Bickelhaupt and E. J. M. Hensen, 8-Coordinate Fluoride in a Silicate Double-4-Ring, Proc. Nat. Acad. Sci. 114, online (2017).
最近发现卤素在硅酸盐,也就是普通的沸石单胞D4R结构中存在颇为耐人寻味的成键作用(Goesten, Hoffmann, Bickelhaupt, Hensen.)
根据现在的理论上来说,所有卤化物倾向于占据中心的位置,来最大限度地减小笼子的形变(应变)。在应变存在的情况下,键作用能在笼顶点的位置应该更大,实际上中心位置就会成为跨越氧化硅对角顶点运动的过渡态。
EDA分析(参考费米维基:键能分解EDA)揭示了泡利排斥与中心卤素原子大小的关系。F–、Cl–、Br–、I–在D4R中的静电吸引与轨道相互作用依次增大,但都被大的多的泡利排斥掩盖掉了,只有F–的净成键作用能相比而言还算大。其他小离子,比如Li+、OH–、H–在D4R中也有较大的净的成键作用。
文中使用ADF的片段分析功能表明:在笼子的中心位置,卤素是八配位的;键高度离域,虽然八配位,但键级为4。
上图中的密度变化,参考费米维基:如何计算片段差分密度(分子与片段的电子密度之差)