Electronic State of Arsenic endo-atom and indices of interatomic bonds in[As@Ni12As20]3-/0, As20, Ni12As20, As@C60, and As@C70 Clusters

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The DFT PBE0/SDD method was used to calculate bond lengths and bond indices in As20, Ni12As20, [As@Ni12As20]3-, As@C60 and As@C70 clusters. The degrees of oxidation and reduction of the endo -atom and the shell are expressed in terms of the populations of one-electron states localized in these components of the complexes. Each As atom in clusters has a entirely localized lone electron pair. The arsenic atom inside fullerenes retains the electronic configuration and spin of the ground state of the free As atom. Inside the [Ni12As20]6- shell, it has an oxidation state of 3+. There is no covalent bond between the endo -atom and the shell in clusters. The bond indices refute the opinion about the “onion” structure of [As@Ni12@As20]3-: the nickel atoms are not bonded to each other, the As-As bond indices are three times lower than in As20.

About the authors

S. G Semenov

B.P. Konstantinov Petersburg Institute of Nuclear Physics, National Research Center “Kurchatov Institute”

M. E Bedrina

St. Petersburg State University

Email: m.bedrina@mail.ru

V. A Klemeshev

St. Petersburg State University

References

  1. Moses M.J., Fettinger J.C., Eichhorn B.W. // Science. 2003. Vol. 300. N 5620. P. 778. doi: 10.1126/science.1082342
  2. Liu H.-T., Li J.-M. // Chin. Phys. 2005. Vol. 14. N 10. P. 1974. doi: 10.1088/1009-1963/14/10/010
  3. Baruah T., Zope R.R., Richardson S.L., Pederson M.R. // Phys. Rev. (B). 2003. Vol. 68. N 24. P. 241404. doi: 10.1103/PhysRevB.68.241404
  4. MacLeod Carey D., Morales-Verdejo C., Munoz-Castro A. // Chem. Phys. Lett. 2015. Vol. 638. P. 99. doi: 10.1016/j.cplett.2015.08.039
  5. King R.B., Zhao J. // Chem. Commun. 2006. N 40. P. 4204. doi: 10.1039/B607895H
  6. McWeeny R. // J. Chem. Phys. 1951. Vol. 19. N 12. P. 1614. doi: 10.1063/1.1748146
  7. Mulliken R.S. // J. Chem. Phys. 1955. Vol. 23. N 10. P. 1833. doi: 10.1063/1.1740588
  8. Giambiagi M., Giambiagi M., Grempel D.R., Heymann C.D. // J. Chim. Phys. 1975. Vol. 72. N 1. P. 15. doi: 10.1051/jcp/1975720015
  9. Giambiagi M. de, Giambiagi M., Jorge F.E. // Z. Naturforsch. 1984. Vol. 39a. N 12. P. 1259.
  10. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. // Phys. Rev. Lett. 1996. Vol. 77. N 18. P. 3865. doi: 10.1103/PhysRevLett.77.3865
  11. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Scalmani G., Barone V., Mennucci B., Petersson G.A., Nakatsuji H., Caricato M., Li X., Hratchian H.P., Izmaylov A.F., Bloino J., Zheng G., Sonnenberg J.L., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Vreven T., Montgomery J.A., Jr., Peralta J.E., Ogliaro F., Bearpark M., Heyd J.J., Brothers E., Kudin K.N., Staroverov V.N., Keith T., Kobayashi R., Normand J., Raghavachari K., Rendell A., Burant J.C., Iyengar S.S., Tomasi J., Cossi M., Rega N., Millam J.M., Klene M., Knox J.E., Cross J.B., Bakken V., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R.E., Yazyev O., Austin A.J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J.W., Martin R.L., Morokuma K., Zakrzewski V.G., Voth G.A., Salvador P., Dannenberg J.J., Dapprich S., Daniels A.D., Farkas Ö., Foresman J.B., Ortiz J.V., Cioslowski J., Fox D.J. Gaussian 09, Rev. C.01. Wallingford CT, Gaussian, Inc., 2013.
  12. Семенов С.Г., Бедрина М.Е., Клемешев В.А., Макарова М.В. // Оптика и спектр. 2014. Т. 117. № 4. С. 534. doi: 10.7868/S0030403414100195
  13. Semenov S.G., Bedrina M.E., Klemeshev V.A., Makarova M.V. // Opt. Spectrosc. 2014. Vol. 117. N 4. P. 173. doi: 10.1134/S0030400X14100191
  14. Семенов С.Г., Бедрина М.Е., Клемешев В.А., Титов А.В. // ЖОХ 2021. Т. 91. Вып. 2. С. 290. doi: 10.31857/S0044460X2102013X
  15. Semenov S.G., Bedrina M.E., Klemeshev V.A., Titov A.V. // Russ. J. Gen. Chem. 2021. Vol. 91. P. 241. doi: 10.1134/S1070363221020134
  16. BelBruno J.J. // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostruct. 2002. Vol. 10. N 1. P. 23. doi: 10.1081/FST-120002927
  17. Tsetseris L. // J. Phys. Chem. (C). 2011. Vol. 115. P. 3528. doi: 10.1021/jp108277v
  18. Hashikawa Y., Murata M., Wakamiya A., Murata Y. // J. Am. Chem. Soc. 2016. Vol. 138. N 12. P. 4096. doi: 10.1021/jacs.5b12795
  19. Вилков Л.В., Мастрюков В.С., Садова Н.И. Определение геометрического строения свободных молекул. Л.: Химия, 1978. С. 210.
  20. Бараш Ю.С. Силы Ван-дер-Ваальса. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1988. С. 12.
  21. Уэллс А. Структурная неорганическая химия. М.: Мир, 1987. Т. 2. С. 501.
  22. Born M. // Z. Phys. 1920. Bd 1. S. 45. doi: 10.1007/BF01881023
  23. Tomasi J., Persico M. // Chem. Rev. 1994. Vol. 94. N 7. P. 2027. doi: 10.1021/cr00031a013
  24. Tomasi J., Mennucci B., Cammi R. // Chem. Rev. 2005. Vol. 105. N 8. P. 2999. doi: 10.1021/cr9904009
  25. Семенов С.Г., Макарова М.В. // ЖОХ. 2015. Т. 85. Вып. 4. С. 648
  26. Semenov S.G., Makarova M.V. // Russ. J. Gen. Chem. 2015. Vol. 85. N 4. P. 889. doi: 10.1134/S1070363215040210

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».