张影 张国华 王丽萍

【摘要】本文利用高斯软件和密度泛函（DFT-B3LYP）系统研究了双五元环N8分子氢质子化结构的几何参数和振动频率，通过振动频率分析确定基态结构。再通过对各个分子势能曲面的研究确定分解与异构通道，从而确定得出各异构体的动力学稳定性，结果显示双质子化能够增强N8分子的稳定性。

【关键词】N8分子 双质子化 势能曲面 稳定性

（1）通过对双五原子环N8进行双质子化得到四种异构体，其几何参数及相对能如图1，总能量以及相对能量列于表1。

双五原子环N8H22+有四种异构体（如图1），N-N键的键长介于1.27-1.36之间。说明N-N键都介于单键和双键之间，具有较大的能量。其中A结构为能量最低态，其他异构体的能量分别比他高10.2、20.6和26.8kcal/mol。由此可知，四种异构体中热力学稳定性的关系为A>B>C>D。

（2）N8H22+的异构体的动力学稳定性。

对四种异构体分别进行势能曲面的研究找到其分解路径，所涉及的各物质的对称性、总能量及相对能分别列于表2。

N8H22+-A有两种分解路径，分别对应两个过渡态A-TS1和A-TS2。分解势垒分别为40.9和58.6kcal/mol。由此可知，A结构的动力学稳定性很高，在实验室中合成后不易分解，较为稳定。N8H22+-B有三种分解路径，分别对应三个过渡态B-TS1、B-TS2和B-TS3。分解势垒分别为22.1、1.4和35.0kcal/mol。由此可知，B结构的动力学稳定性很低（最低分解势垒仅为1.4kcal/mol），在实验室中合成后易分解，不稳定。N8H22+-C有两种分解路径，分别对应两个过渡态C-TS1和C-TS2。分解势垒分别为1.0和21.1kcal/mol。由此可知，C结构的动力学稳定性更低（最低分解势垒仅为1.0kcal/mol），在实验室中合成后极易分解，非常不稳定。N8H22+-D有三种分解路径，分别对应三个过渡态D-TS1、D-TS2和D-TS3。分解势垒分别为14.5、5.4和11.8kcal/mol。由此可知，D结构的动力学稳定性也很低（最低分解势垒仅为5.4kcal/mol），在实验室中合成后易分解，不稳定。

参考文献：

[1]王广厚.物理学的新进展（I）.物理学进展，1994，14（2）：121-172.

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