Научный руководитель: Журавлев Юрий Николаевич, Доцент, к. ф.-м. н.

Вычисление электронной плотности проводилось в рамках теории функционала локальной электроной плотности методом нелокального псевдопотенциала в базисе разложенных по плоским волнам атомных sp³d⁵ псевдоорбиталей по программе, предложенной в [2].

Распределение полной валентной электронной плотности в MA (M: Mg, Ca; A: O, S) характеризуется ее значительной локализацией на анионе. Форма атомного электронного облака, которую можно оценить по последнему замкнутому контуру , близка в плоскости к сферической в оксидах и к правильной восьмиугольной - в сульфидах.

Рассмотрим вклады подрешеточных плотностей в полноэлектронную. Подрешетка из атомов кислорода формирует максимальную плотность на своих атомах, причем на некотором удалении от ядра, так, как это характерно для p-орбиталей. Некоторая часть заряда передается на позиции, где должны находиться атомы катионов. Таким образом, подрешетка из атомов кислорода стремится организовать связь между своими атомами по типу ковалентной.

Плотность от подрешетки из атомов металла равномерно распределена в пространстве. Максимальное ее значение для атомов магния приходится на середину линии связи Mg-Mg в MgO и ближе к ядру магния в MgS. Меньшая часть передается на позиции, где должны располагаться атомы кислорода, а минимальное значение приходится на сами ядра металла. Подрешетка из атомов кальция создает максимальную плотность на позициях атома. Кроме того, на самом атоме металла она, в отличие от Mg, не является сферической, а имеет вид, характерный для p-, d-орбиталей. Таким образом, мы предполагаем значительное участие p- виртуальных орбиталей Mg и p-, d-орбиталей атома кальция в формировании валентной электронной плотности и, следовательно, химической связи MA.

На рис. 1 в качестве иллюстрации представлена разностная плотность MgS в плоскости (1, 0, 1). Численные значения приведены в единицах eЕ^-3, e - заряд электрона. Расстояния приведены в единицах постоянной ршетки a. Как это следует из рис. 1, положительна в окрестностях атома серы, причем ее максимумы приходятся на точки, лежащие на линии связи Mg-S ближе к ядру S. Разностная плотность на атоме Mg отрицательна.

Таким образом, элементарный заряд с атомов катиона передается на атомы серы, что говорит о преимущественно ионном характере химической связи в этом соединении. Однако наличие максимумов на линии связи Mg-S свидетельствуют о некоторой доли ее ковалентной составляющей. В оксидах кальция и магния максимум разностной плотности приходится на ядра кислорода и, следовательно, они являются чисто ионными соединениями.