Quantenchemische Berechnung der Energiehyperfläche von H2+ HeH+, I

Abstract

Bei fester Lage des Wasserstoffatoms im HeH⁺ wurden mit insgesamt 14 Gaußfunktionen 56 Positionen des H₂-Moleküls zum HeH⁺ unter Berücksichtigung aller Elektronen mit dem Allgemeinen Programmsystem/SCF-MO-LC(LCGO) Verfahren durchgerechnet, wobei auch Variationen der Kernabstände im H₂ und HeH⁺ vorgenommen worden sind. Es ergab sich, daß nur bei der Annäherung des H₂ an die ‘H-Seite’ von HeH⁺ die Gesamtenergie monoton abfällt, während bei Annäherung des H₂-Moleküls aus allen anderen Richtungen ein Potentialberg überwunden werden muß. Bei Annäherung des H₂ an HeH⁺ auf der adiabatischen Reaktionskoordinate dreht sich das H₂ senkrecht zum HeH⁺ und beginnt, das dreieckige H₃ ⁺ zu bilden, wobei sich der HeH-Abstand aufweitet. Es handelt sich dabei um die Reaktion: SCF-Rechnungen mit vergleichbaren Funktionssätzen an den Systemen H₂, HeH⁺, H₃ ⁺ und He ergaben, bezogen auf die obere Formel, eine exotherme Reaktion nach rechts, mit einer Reaktionswärme von rund 2,3 ev. Die Benutzung der zur Zeit besten theoretischen Werte liefert eine Reaktionswärme von ungefähr 2,9 ev. The energy hypersurface of the system H₂ + HeH⁺ has been investigated for 56 positions of H₂ relative to the HeH⁺ and for different R_HH and R _HeH distances, taking all electrons into account, approximating the wavefunction of the system with 14 gaussians, and using the Allgemeines Programmsystem/SCF-MO-LC(LCGO) Verfahren. There was found to be a monotonic total energy descent for the H₂ approaching the HeH⁺ on the ‘H-side’ and an energy barrier for the approach from all other directions. On approaching along the adiabatic reaction coordinate the minimum total energy was found for H₂ perpendicular to HeH⁺, thus forming the H₃ ⁺ molecule. At the same time a lengthening of the R _HeH distance was observed. The associated reaction is: Using SCF-results of investigations with comparable basis sets for the total energy of the systems H₂, HeH⁺, H₃ ⁺ and He, there was computed an exothermic heat of reaction of approximately 2·3 eV. The best theoretical values available at the moment lead to 2·9 ev.