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lzlgcdc

金虫 (正式写手)

[求助] 总电荷密度图能分析出什么

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
总电荷密度图能分析出什么
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souledge

专家顾问 (著名写手)


小木虫: 金币+2, 帖子真精彩 2014-09-12 17:05:14
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:
总电荷密度图能分析出什么-1
而乙烯的等值面为:
总电荷密度图能分析出什么-2
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:
总电荷密度图能分析出什么-3
对于乙烯,有:
总电荷密度图能分析出什么-4
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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思想重于技巧,内涵重于表象
7楼2013-07-14 19:23:55
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Physicser

木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
lzlgcdc: 金币+5, ★★★很有帮助, 谢谢大侠 2013-07-12 17:10:27
蓝色原子和黄色原子应该是共价键  不过黄色的原子的电负性更强,故共价键的方向性较强。

掺杂原子和黄色原子的电负性较一致,故电子云环绕于周围
2楼2013-07-12 15:53:48
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lzlgcdc

金虫 (正式写手)

引用回帖:
2楼: Originally posted by Physicser at 2013-07-12 15:53:48
蓝色原子和黄色原子应该是共价键  不过黄色的原子的电负性更强,故共价键的方向性较强。

掺杂原子和黄色原子的电负性较一致,故电子云环绕于周围

大侠  这个蓝色原子和黄色原子应该是有一个双键的   类似苯环  这种时候在总的电荷密度图上能反应出来吗 谢谢
3楼2013-07-12 17:14:40
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Physicser

木虫 (小有名气)

引用回帖:
3楼: Originally posted by lzlgcdc at 2013-07-12 17:14:40
大侠  这个蓝色原子和黄色原子应该是有一个双键的   类似苯环  这种时候在总的电荷密度图上能反应出来吗 谢谢...

反应不出来~   
你做做 或者查阅下苯环的电荷密度就知道了
4楼2013-07-14 09:55:34
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lzlgcdc

金虫 (正式写手)

单键和双键  在电荷密度上不该有些差别吗   比如双键密度高?
5楼2013-07-14 10:21:57
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lzlgcdc

金虫 (正式写手)

引用回帖:
4楼: Originally posted by Physicser at 2013-07-14 09:55:34
反应不出来~   
你做做 或者查阅下苯环的电荷密度就知道了...

单键和双键  在电荷密度上不该有些差别吗   比如双键密度高?
6楼2013-07-14 10:22:10
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lzlgcdc

金虫 (正式写手)

送红花一朵
引用回帖:
7楼: Originally posted by souledge at 2013-07-14 19:23:55
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 ...

因为以前学数学现在弄物理,比较混乱,提问的时候也会有各种不专业,还是有很多大侠详细解答,非常感谢souledge如此详细的回复 感激不尽
8楼2013-07-15 23:59:01
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xiaoluoj

金虫 (正式写手)

送红花一朵
引用回帖:
7楼: Originally posted by souledge at 2013-07-14 19:23:55
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 ...

请问此图是用什么软件画的,处理的是vasp数据吗?
9楼2013-08-07 14:16:52
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shfjy

新虫 (小有名气)

引用回帖:
9楼: Originally posted by xiaoluoj at 2013-08-07 14:16:52
请问此图是用什么软件画的,处理的是vasp数据吗?...

用castep画的。处理的也是castep的数据。
10楼2014-04-22 11:26:27
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