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总电荷密度图能分析出什么
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vesta画出的总电荷密度图 如下 蓝色原子为什么没有像其他原子一样被包裹起来 蓝色原子和黄色原子应该是共价键 图片正中间的原子是掺杂进去的原子 这个图能看出什么呢？ 最近计算机出了问题 无法计算 现有的数据只能这样 郁闷…… 求教  FC}I71]B(GA)GZ2`(X_FVZR.jpg |
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souledge
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小木虫: 金币+2, 帖子真精彩 2014-09-12 17:05:14
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这个问题我希望是最后一次给LZ澄清，也希望LZ能够自己多开动脑筋，把问题想清楚再问。 第一，能否通过Charge Density(CD)来表征是否“单”“双”键？ 答案是肯定的，虽然单双键并不是实际存在的东西，可作为一个虽然粗糙但是大多数情况下合理的模型，一定是可以被更精确的模型表征的。就好像牛顿定律是可以看作相对论的特殊情况一样。 第二，是否有着CD和可分析内容的绝对对应关系？ 答案是否定的。CD内的信息可以说很多，也可以说很少，没有什么说法说拿到CD了就一定能做什么分析，对于物理牛人，完全可以通过CD得到任何想知道的信息（理论上）。所以把思维固定到XRD就是分析相的，SEM就是分析表面结构的，那这些仪器就给用死了。其实XRD和SEM还可以分析得更加深入。 第三，是否可以用苯作为例子说明单双键问题？ 答案还是否定的。因为苯是种特殊的物质。通过高中的学习，我们知道，苯环并不是想象中那样单双键交替分布的，而是碳-碳之间先以sigma键单键向连，然后多余的电子以大pi键的形式形成了圆盘。这个圆盘的电荷密度更多分布在苯环平面的上下方。（高中的基础啊，所以说基础很重要，不要总是恶意攻击人家高考好的人就一定高分低能） 第四，如何通过CD来分析单双键（共价型）？ 计算出CD后，一般是有两种做图方式的。第一种是在3D模型中导入isosurface，顾名思义，就是画出的电荷密度其实是个等值面，也就是在这个面上电荷密度都是相等的。第二种是在3D中取一个感兴趣深入研究的2D平面，然后在平面上绘制电荷密度等高线。非常显然地，虽然第二种方法看得比较局域，但是第二种方法是用来分析电荷密度变化的靠谱方法。为深入理解，我这里举个小例子。 我们选择单双键的两个非常典型的小分子：乙烯和乙烷。 按照LZ的方式做图，乙烷的电荷密度等值面为：  而乙烯的等值面为：  可以看到，无论是否等值面的值取得相等，这样的3D图都不能在此情况下帮助我们分析对比成键情况。 下面采用2D平面的方法来显示CD，对于乙烷，有：  对于乙烯，有：  为了便于分析，取消了C-C间键的显示（显示而已，成不成键跟显示没有半毛钱关系，至少在Ab-initio领域是这样）。 可以看到，乙烷的C-C之间中心位置，电荷密度只有1.2~1.5之间，且2.0左右CD的分布距离C原子比较近。反观乙烯，C-C间中心位置的电荷密度在2.0左右，并且有着2.5左右大小的两个电荷集中点。 所以，结合必须是整数的价键理论，我们大致认为乙烷的C-C键为单键，而乙烯的为双键。 如果通过布局分析，还可以近似得到比较量化的“键”数（小数）。但是布局分析的结果也依赖于对半径的截断，所以拿布局分析当真理也是不现实的。 最后，回到LZ一直纠结的问题，那就是怎么证明从“双”键到了“单键” 通过上面的讨论，我们看到，其实单双键的转换就是电荷密度的差异而已。那么，如果对掺杂前后是否是单双键的对比，只需要简单的计算CD（离子型建议计算差分电荷密度），对比原子间CD的变化就可以了。结论说是从双键变成单键是马马虎虎可以。但是更准确的应该说是，由于XX的掺杂并且与YY成键，导致了原来YY的间成键电荷数降低，部分成键电荷转移到形成了XX-YY键。 |
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