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Delocalization-ratio analysis of 3-center bonding in position-space for closo-boranes and related systems: Approaching the styx picture and beyond
Journal of Computational Chemistry ( IF 3.4 ) Pub Date : 2024-08-30 , DOI: 10.1002/jcc.27486 Frank R Wagner 1
Journal of Computational Chemistry ( IF 3.4 ) Pub Date : 2024-08-30 , DOI: 10.1002/jcc.27486 Frank R Wagner 1
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Closo-boron hydrides BnHn2− (n = 5–12) are a conceptually well understood class of compounds. For these and a few related prototype compounds, both the local and the global picture of 3-center bonding are extracted from position-space quantities based on the electron density and the pair density. For this purpose, three-center delocalization indices between quantum theory of atoms in molecules (QTAIM) atoms in position space are used to develop a consistent set of local bond and triangle, and global cluster delocalization ratios (DRs), which are quantitatively compared with conceptual Γ values derived from the styx code for each cluster. Combination of the cluster DRs with associated effective numbers of skeletal electron sharing (SES) for selected cluster surface edges, triangles, or the whole cluster yields effective styx type values describing the trend and even the size of the conceptual styx codes for closo-boranes BnHn2− and related systems with increasing cluster size n reasonably well. For nonuniform cluster topologies, the different vertex degrees are shown to cause systematic 3-center wise bond delocalization effects for the associated edges and triangles of different average vertex degrees. Extension of DR analysis beyond the styx type triangular cluster-surface bonding corresponds to a triangulation of multicentric bonding. The cluster-wise results keep indicating consistency with the mixed 2- and 3-center bonding approach. The successfully established chemical meaning of the local edge, triangle, and global cluster DRs and their associated SES values constitutes the basis for systematic investigations of mixed 2- and 3-center bonding scenarios in particular in intermetallic and related (endohedral) cluster compounds in the future.
中文翻译：
closo-boranes 和相关系统位置空间 3 中心键合的离域比分析：接近 styx 图景及更远
氯硼氢化物 BnHn2− （n = 5–12） 是一类概念上易于理解的化合物。对于这些和一些相关的原型化合物，3 中心键合的局部和全局图片都是根据电子密度和对密度从位置空间量中提取的。为此，使用位置空间中分子中原子的量子理论 （QTAIM） 原子之间的三中心离域指数来开发一组一致的局部键和三角形，以及全局簇离域比 （DR），将其与从每个簇的 styx 代码得出的概念Γ值进行定量比较。将簇 DR 与所选簇表面边缘、三角形或整个簇的相关骨架电子共享 （SES） 有效数相结合，产生有效的 styx 类型值，描述梭形硼烷 BnHn2− 和相关系统的概念 styx 代码的趋势甚至大小，随着簇大小 n 的增加相当不错。对于非均匀的集群拓扑，不同的顶点度数会对不同平均顶点度数的相关边和三角形产生系统的 3 中心键离域效应。将 DR 分析扩展到 styx 型三角形簇-表面键合之外，对应于多中心键合的三角测量。集群结果始终表明与 2 中心和 3 中心混合键合方法的一致性。 成功建立的局部边缘、三角形和全局簇 DRs 的化学含义及其相关的 SES 值构成了系统研究混合 2 和 3 中心键合场景的基础，特别是在未来金属间和相关（内面体）簇化合物中。
更新日期：2024-08-30
中文翻译：
closo-boranes 和相关系统位置空间 3 中心键合的离域比分析：接近 styx 图景及更远
氯硼氢化物 BnHn2− （n = 5–12） 是一类概念上易于理解的化合物。对于这些和一些相关的原型化合物，3 中心键合的局部和全局图片都是根据电子密度和对密度从位置空间量中提取的。为此，使用位置空间中分子中原子的量子理论 （QTAIM） 原子之间的三中心离域指数来开发一组一致的局部键和三角形，以及全局簇离域比 （DR），将其与从每个簇的 styx 代码得出的概念Γ值进行定量比较。将簇 DR 与所选簇表面边缘、三角形或整个簇的相关骨架电子共享 （SES） 有效数相结合，产生有效的 styx 类型值，描述梭形硼烷 BnHn2− 和相关系统的概念 styx 代码的趋势甚至大小，随着簇大小 n 的增加相当不错。对于非均匀的集群拓扑，不同的顶点度数会对不同平均顶点度数的相关边和三角形产生系统的 3 中心键离域效应。将 DR 分析扩展到 styx 型三角形簇-表面键合之外，对应于多中心键合的三角测量。集群结果始终表明与 2 中心和 3 中心混合键合方法的一致性。 成功建立的局部边缘、三角形和全局簇 DRs 的化学含义及其相关的 SES 值构成了系统研究混合 2 和 3 中心键合场景的基础，特别是在未来金属间和相关（内面体）簇化合物中。
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