高压下新型氢氯化物的涌现
材料科学
2015-08-07 v1
摘要
HCl 是极性共价分子的“教科书”范例，也是众所周知的氢氯化合物。受钠氯化物意外稳定化学计量比发现的启发，我们使用变组分从头算进化算法 USPEX，对 H-Cl 体系从常压到高达 500 GPa 的高压下所有稳定化合物进行了系统搜索。我们发现了若干在压力下稳定的化合物，即 HCl、H₂Cl、H₃Cl、H₅Cl 和 H₄Cl₇，它们展现出丰富多样的化学键类型。在常压下，H₂、Cl₂ 和 HCl 分子晶体由弱的分子间范德瓦尔斯相互作用形成，相邻的 HCl 分子彼此连接形成不对称的锯齿形链，这些链在高压下变得对称。在富氢氯化物中，H₂ 和 HCl 反应生成热力学稳定的 H₃Cl 晶体化合物，其中分子环状 H₃⁺ 阳离子由 Cl⁻ 亚晶格稳定。增加氢的含量导致稳定的固态 H₅Cl，其中 H₂ 形式上与 H₃⁺ 结合形成 H₅⁺ 阳离子。此外，在富氯氢化物中形成了插层有锯齿形 HCl 链的氯基 Kagomé 层。这些发现有助于理解在极端条件下，多样的键合特征如何能在一种化合物中共存并演化。
引用
@article{arxiv.1508.01395,
title = {Emergence of novel hydrogen chlorides under high pressure},
author = {Qingfeng Zeng and Shuyin Yu and Duan Li and Gilles Frapper and Artem R. Oganov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.01395},
year = {2015}
}
备注
16 pages, 9 figures