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adf:densitylaplace

如何通过计算拉普拉斯电子密度区分共价键和离子键

前言

AIM理论中的键临界点(BCP)出现在相邻的相互作用的原子之间,这个点一般被认为是描述相应两个原子相互作用的最关键的点,这个点的性质(密度、能量密度、动能密度、源函数等)常被用来讨论成键特征。

两个原子间的键临界点(BCP)的电子密度拉普拉斯值的符号为负,为共价作用;如果符号为正,为是非共价作用,如离子键、氢键、卤键、二氢键、pi-pi堆积等,本质是静电作用或范德华作用,因此成键区域没有电子密度的聚集。

以苯为例进行说明:

参数设置

结果查看

点击Add > Cut plane: Colored > Select Field > Properties > Density > Density SCF Laplacian,之后程序开始计算拉普拉斯电子密度并显示。按住shift键选中任意三个原子,并点击“with atoms”,通过这三个原子的拉普拉斯电子密度截面图就显示出来了,如下所示:

注意:

拉普拉斯电子密度的正负值很大,将其调整到看起来比较方便的范围内,尤其是正负对称的范围,例如如上图-0.51~0.51,并勾选bar显示色条,就能够通过颜色很容易地区分出是正值还是负值(下文会用到正、负来判断化学键的类别)。

点击ADF logo > View > Properties > QTAIM(Topology)显示如下:

其中红色的小球是键临界点。可以看到键临界点处拉普拉斯电子密度为红色(表示为负值),确实为共价键。

这种方法有一定局限性,例如对于配位键可能不准确,可以结合ELF函数来进行分析:Add > Cut plane: Colored > Select Field > Properties > ELF SCF,之后程序开始计算ELF并显示。按住shift键选中任意三个原子,并点击“with atoms”,显示出通过这三个原子的ELF截面图。

adf/densitylaplace.txt · 最后更改: 2019/12/08 09:53 由 liu.jun

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