Published December 2001 | Version v1
Journal article

Jahn-Teller effect in vanadium, niobium and tantalum tetrafluoride molecules: ab initio study by the CASSCF method

  • 1. Ivanovskij Gosudarstvennyj Khimiko-Tekhnologicheskij Univ., Ivanovo (Russian Federation)

Description

The basic and the first exciting electronic state of the VF4, NbF4 and TaF4 molecules were studied by the self-consistent field multifunctional method in the approximation of active orbitals full space. The symmetry of these states is defined as 2E and 2T2 at tetrahedron configuration of the nuclei. The energies of electron excitation 2E → 2T2 comprise 11610 (VF4), 13450 (NbF4) and 12560 cm-1 (TaF4). In line to Jahn-Teller theorem the calculations evidenced instability of tetrahedron configuration of the molecules in the orbital-singular electronic states 2E and 2T2. The properties of the systems of the molecule potential energies were found, in keeping with deformation of tetrahedron configuration of the nuclei along the oscillation coordinates of the e symmetry, active in the Jahn-Teller effect. Equilibrium geometric configuration of the molecules with the lowest energy has a symmetry D2d as in the basic (2A1), so in the first excited electronic state. The energy of the adiabatic electronic excitation 2A1 → 2B2 is equal to 8440 (VF4), 9050 (NbF4) and 11920 cm-1 (TaF4). Deviations of molecules equilibrium geometry on the structure of the normal tetrahedron and the energy of Jahn-Teller stabilization EJT grow essentially in the series of the molecules VF4 → NbF4 → TaF4: EJT=E(Td,2E)Epy - E(D2d, 2A1)=412, 1856, 5970 cm-1; EJT=E(Td, 2T2) - E(D2d, 2B2)=3584, 6259, 6611 cm-1. The quadratic force constants, the frequencies of normal oscillations and the intensities in the IR spectra of the VF4, NbF4 and TaF4 molecules in the basic state were calculated

Abstract (Russian)

Многоконфигурационным методом самосогласованного поля в приближении полного пространства активных орбиталей (CASSCF) изучены основное и первое возбужденное электронные состояния молекул VF4, NbF4 и TaF4. При тетраэдрической конфигурации ядер симметрия этих состояний - 2E и 2T2. Найдены энергии электронного возбуждения 2E → 2T2: 11610 (VF4), 13450 (NbF4) и 12560 см-1 (TaF4). В согласии с теоремой Яна-Теллера расчеты показали неустойчивость тетраэдрической конфигурации молекул в орбитально-вырожденных электронных состояниях 2E и 2T2. Найдены характеристики систем поверхностей потенциальной энергии молекул, соответствующих деформации тетраэдрической конфигурации ядер вдоль колебательных координат симметрии e, активных в эффекте Яна-Теллера. Равновесная геометрическая конфигурация молекул с наинизшей энергией имеет симметрию D2d как в основном (2A1), так и в первом возбужденном (2B2) электронном состоянии. Энергия адиабатического электронного возбуждения 2A1 → 2B2 равна 8440 (VF4), 9050 (NbF4) и 11920 см-1 (TaF4). Отклонения равновесной геометрии молекул от структуры правильного тетраэдра и энергии ян-теллеровской стабилизации EJT существенно возрастают в ряду молекул VF4 → NbF4 → TaF4: EJT=E(Td,2E)Еру - E(D2d, 2A1)=412, 1856, 5970 см-1; EJT=E(Td, 2T2) - E(D2d, 2B2)=3584, 6259, 6611 см-1. Вычислены квадратичные силовые постоянные, частоты нормальных колебаний и интенсивности в ИК-спектрах молекул VF4, NbF4 и TaF4 в основном электронном состоянии

Additional details

Additional titles

Original title (Russian)
Эффект Яна-Теллера в молекулах тетрафторидов ванадия, ниобия и тантала: неэмпирическое исследование методом CASSCF

Publishing Information

Journal Title
Zhurnal Neorganicheskoj Khimii
Journal Volume
46
Journal Issue
12
Journal Page Range
p. 2027-2033
ISSN
0044-457X
CODEN
ZNOKAQ

Optional Information

Notes
16 refs., 2 figs., 3 tabs.