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Molecular orbital calculations on aluminosilicate tricluster molecules: Implications for the structure of aluminosilicate glasses

机译：硅铝酸盐三聚体分子的分子轨道计算：对硅铝酸盐玻璃结构的影响

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Ab initio, molecular orbital calculations were carried out to study the energetic stability and NMR characteristics of "triclusters" of composition [T(XO)(OH)2]O[Al(OH)3][T(OH)3] (X = no atom, H+, Li+, Na+, K+, Mg2+, or Ca2+; T = Si4+ or Al3+). These triclusters consist of a central oxygen atom in trigonal coordination (IIIO) surrounded by three tetrahedrally coordinated, network-forming cations (Al and Si). All tricluster configurations modeled are predicted to be dynamically stable except for one containing three Al3+ cations. Tricluster viability was further tested by computing energetic stabilities relative to Al(OH)3 and dimers with non-bridging oxygen atoms (NBO). With these species as reactants and T = Si4+, calculated reaction energies vary from –87 kJ/mol with X = H+, to –253 kJ/mol with X = Mg2+. For the case of X = Ca2+, where structures with 1 Si and 2 Al were also modeled, the reaction energy was found to be over 50 kJ/mol more negative in the latter case (–278 kJ/mol compared to –222 kJ/mol). However, when the energy of the triclusters [Si(Na+O)(OH)2]O [Al(OH)3][Si(OH)3] and [Al(Ca2+O)(OH)2]O[Al(OH)3][Si(OH)3] was calculated relative to isochemical chains of three tetrahedra without NBO or IIIO, the triclusters were predicted to be +124 and +142 kJ/mol less stable than the corresponding trimer chains. Although these latter computed energy changes do not preclude formation of triclusters, they imply that such species should occur only in minor concentrations.
机译：从头开始进行分子轨道计算，以 研究组成[T（XO）（OH） 2 < / sub>] O [Al（OH） 3 ] [T（OH） 3 ]（X =无原子， H + ，Li + ，Na + ，K + ，Mg 2 + 或Ca < sup> 2 + ; T = Si 4 + 或Al 3 + ）。这些三聚体 由中心氧原子以三角配位（ III O） 包围，由三个四面体配位的网络形成 三个Al 3 + 阳离子。通过计算相对于Al（OH） 3 和具有非桥接氧原子（NBO）的二聚体 的能量稳定性，进一步测试了三簇活性。使用这些物质作为 反应物，并且T = Si 4 + ，计算出的反应能在 –87 kJ / mol之间变化，而X = H + ，至–253 kJ / mol，X = Mg 2 + 。对于X = Ca 2 + 的情况，其中还模拟了具有1 Si和 2 Al的结构，则发现反应能为 在后一种情况下，负值超过50 kJ / mol（–278 kJ / mol相比–222 kJ / mol）更大。但是，当三角束[Si（Na + O）（OH） 2 ] O [Al（OH） 3 ] [Si（OH） 3 ]和[Al（Ca 2 + O）（OH） 2 ] O [相对于三个四面体 的等化学链计算了Al（OH） 3 ] [Si（OH） 3 ] 在没有NBO或 III O的情况下，预测三聚体的稳定性比相应的三聚链低+124 和+142 kJ / mol。 后面这些计算出的能量变化并不排除小三角洲的形成，它们暗示这类物种应该仅在较小浓度下出现。

著录项

  • 来源
    《American Mineralogist》 |2002年第6期|668-678|共11页
  • 作者

    J.D. Kubicki; M.J. Toplis;

  • 作者单位

    Department of Geosciences, The Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvania 16802, U.S.A;

    CRPG-CNRS, BP 20, F-54501, Vandoeuvre-lès-Nancy, France;

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  • 正文语种 eng
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