New structures of hydronium cation clusters
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Notice bibliographique
Résumé
Four new hydronium ion structures are investigated by means of quantum mechanical calculations at the DFT/B3LYP6-311+G(2d,2p) level of theory. There exist experimental crystallographic hydronium cations (H 11 O 5 + ) of two different geometrical structures, one BEXFEQ (acyclic) and one IYEPEH (cyclic). Molecular calculations reveal their relative stability. Another hydronium cation NEBDII (H 15 O 7 + ) when optimized reveals a totally new and unexpected structure. All three optimized structures are shown to be quite stable as judged by their binding energies, and therefore may possibly be found in solution. A main result of this article is the discovery of three new optimized structures of hydronium ions, all of which are preferentially ring structures. The optimized structure of H 15 O 7 + is a cube lacking a vertex. Putting a water molecule at the “empty” vertex leads by energy optimization to a structure of H 17 O 8 + which has the approximate symmetry of a cube. This cubic structure, as judged by its fragments, is one of the most interesting of the hydronium ions studied in this paper. The addition of H 3 O + to a group of seven neutral molecules in the hypothetical reaction H 3 O + + 7 H 2 O → H 17 O 8 + induces two water molecules to each capture a proton at the expense of two other water molecules (converting them into hydroxyl anions) leading to a cluster with the formula <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">[</mml:mo> <mml:msub> <mml:mtext>H</mml:mtext> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:msub> <mml:msup> <mml:mtext>O</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.7</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo stretchy="false">]</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> </mml:msub> <mml:msubsup> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">[</mml:mo> <mml:msub> <mml:mtext>H</mml:mtext> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> <mml:mtext>O</mml:mtext> <mml:mo stretchy="false">]</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mn>3</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> <mml:mn>0.1</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msubsup> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="false">[</mml:mo> <mml:msup> <mml:mtext>OH</mml:mtext> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> <mml:mn>0.6</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo stretchy="false">]</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> , where the superscripts are the integrated QTAIM atomic charges (in atomic units) on the respective species (inside the bracket) or on groups of a given species (outside the bracket). The cubic arrangement of 3H 3 O + .3H 2 O.2OH − is accompanied with a significant redistribution of charge: Each hydronium cation carries ca. +0.7 au, the hydroxyl anions only around –0.6 au each, while the water molecules remain quasi-neutral with a slight positive charge.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle