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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 计算模拟区 » 量子化学 » 其他 » 关于NH4+电荷问题
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musterants

金虫 (小有名气)

[交流] 关于NH4+电荷问题 已有3人参与

各个虫友，

问个问题，对于NH4+体系，由于N原子孤对电子电离一个电子，使得中间的N原子的电荷应该是正的啊，为什么我的计算结果是负的呢？

谢谢
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1楼 2013-04-07 02:03:04
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zhou2009

版主 (著名写手)
★
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对于NH4+体系，可以认为有这样的过程：N原子提供孤对电子与H+形成了一个共价键。
但一旦生成了NH4+（且不管它是水合离子），4个NH是不可识别的了，+1电荷会分布在整个NH4+体系，不要只理解为N原子孤对电子电离一个电子，这个过程已经过去了。
此时+1电荷会在5个原子上分配，4个H是对等的，净电荷应为正。N的电负性虽然较大，净电荷为正为负？为负的计算可能是mulliken净电荷的计算失误？精确的计算可能要用multiwfn的盆积分才能确定。
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3楼2013-04-07 09:52:53
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yongleli

木虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★
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zhou2009: 金币+3 2013-04-07 09:25:27
What's the charge scheme you used?

The conventional partial charge for ionic system always suspicious.
Try CDFT instead.
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2楼2013-04-07 03:44:47
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yongleli

木虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★
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zhou2009: 金币+3 2013-04-07 14:50:30
NH4整体电荷是正的，但是由于N吸引电子的特性，正电荷必将分布在H上。
实验上也是如此。你只能说NH4整体带正点，这个分子每一部分带多少电，
是测量不出来的。分子中，每个原子的partial charge只是一套人为的定义，
所以世界上才有这么多种电荷方案。

Mulliken atomic charges:
              1
    1  H    0.498307
     2  H    0.498307
     3  H    0.498307
     4  H    0.498307
     5  N   -0.993227




                                       Natural Population
                Natural  -----------------------------------------------
    Atom  No    Charge         Core      Valence    Rydberg      Total
-----------------------------------------------------------------------
      H    1    0.45359      0.00000     0.54612    0.00029     0.54641
      H    2    0.45359      0.00000     0.54612    0.00029     0.54641
      H    3    0.45359      0.00000     0.54612    0.00029     0.54641
      H    4    0.45359      0.00000     0.54612    0.00029     0.54641
      N    5   -0.81436      1.99958     5.81132    0.00346     7.81436
=======================================================================
   * Total *    1.00000      1.99958     7.99580    0.00462    10.00000

[ Last edited by yongleli on 2013-4-7 at 11:52 ]
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4楼2013-04-07 11:49:52
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yongleli

木虫 (正式写手)
★ ★ ★ ★
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zhou2009: 金币+3 2013-04-07 14:50:55
引用回帖:
3楼: Originally posted by zhou2009 at 2013-04-07 09:52:53
对于NH4+体系，可以认为有这样的过程：N原子提供孤对电子与H+形成了一个共价键。
但一旦生成了NH4+（且不管它是水合离子），4个NH是不可识别的了，+1电荷会分布在整个NH4+体系，不要只理解为N原子孤对电子电离一个 ...

不管用什么population分析法，
这种情况下电负性大的原子上的电荷必将为负。
AIM框架下的电荷方案非常不靠谱，
（经常出现某原子带大于1净电荷的情况）强烈不推荐。
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5楼2013-04-07 11:54:29
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musterants

金虫 (小有名气)
zhou2009: 金币+2 2013-04-10 07:58:23
zhou2009: 金币-2, 刚才发错了 2013-04-10 07:59:24
引用回帖:
5楼: Originally posted by yongleli at 2013-04-07 11:54:29
不管用什么population分析法，
这种情况下电负性大的原子上的电荷必将为负。
AIM框架下的电荷方案非常不靠谱，
（经常出现某原子带大于1净电荷的情况）强烈不推荐。...

谢谢各位，

如果撇开各种电荷分析法来说，是不是NH4+体系的正电荷应该主要分布在N原子上。NH4+体系的构型与CH4构型及其相似，所以N上应该没有空间来容纳多余的负电荷了。
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6楼2013-04-07 22:44:10
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043114076

木虫 (正式写手)
★ ★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
zhou2009: 金币+2 2013-04-10 08:00:05
引用回帖:
6楼: Originally posted by musterants at 2013-04-07 22:44:10
谢谢各位，

如果撇开各种电荷分析法来说，是不是NH4+体系的正电荷应该主要分布在N原子上。NH4+体系的构型与CH4构型及其相似，所以N上应该没有空间来容纳多余的负电荷了。...

如果撇开了电荷分析方法，拿什么来说呢？什么叫没有空间来容纳多余的电荷了呢？
不要使用宏观的印象去理解分子上的电子分布。
我的理解：不是正电荷分布在N原子上，N上应该是负电荷（相对与孤立N原子）。应该是整个离子的正电荷中心在N上。
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7楼2013-04-08 09:36:05
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musterants

金虫 (小有名气)
引用回帖:
7楼: Originally posted by 043114076 at 2013-04-08 09:36:05
如果撇开了电荷分析方法，拿什么来说呢？什么叫没有空间来容纳多余的电荷了呢？
不要使用宏观的印象去理解分子上的电子分布。
我的理解：不是正电荷分布在N原子上，N上应该是负电荷（相对与孤立N原子）。应该是整 ...

“N上应该是负电荷，整个离子的正电荷中心在N上” 你这句给我弄糊涂了，应该怎么理解这句话呢？

我说没有空间的意思是，由于形成4个等价的N-H键，这时N以满足外层8电子，它本身应该没有空间接纳外来的电子。
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8楼2013-04-10 04:21:49
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musterants

金虫 (小有名气)
引用回帖:
4楼: Originally posted by yongleli at 2013-04-07 11:49:52
NH4整体电荷是正的，但是由于N吸引电子的特性，正电荷必将分布在H上。
实验上也是如此。你只能说NH4整体带正点，这个分子每一部分带多少电，
是测量不出来的。分子中，每个原子的partial charge只是一套人为的定义 ...

有道理，谢谢
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9楼2013-04-10 04:23:57
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musterants

金虫 (小有名气)
引用回帖:
3楼: Originally posted by zhou2009 at 2013-04-07 09:52:53
对于NH4+体系，可以认为有这样的过程：N原子提供孤对电子与H+形成了一个共价键。
但一旦生成了NH4+（且不管它是水合离子），4个NH是不可识别的了，+1电荷会分布在整个NH4+体系，不要只理解为N原子孤对电子电离一个 ...

说的有道理
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10楼2013-04-10 04:24:13
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