The charge density of urea from synchrotron diffraction data

Birkedal, H.; Knudsen, K.; Madsen, D.; Mathiesen, R.H.; Pattison, P.; Schwarzenbach, D.; Weber, H.-P.

doi:10.1107/S0108767304015120

同步辐射衍射数据中尿素的电荷密度

H.比克达尔,D.马德森,R.H.马蒂森,K.Knudsen公司,H.-P.韦伯,P.帕蒂森和D.施瓦岑巴赫

利用ESRF瑞士-挪威光束线收集的高精度单晶同步电子辐射衍射数据研究尿素的电荷密度。前所未有的1.44°分辨率⁻¹以sinθ表示

λ在123 K下获得。讨论了电荷密度研究实验的优化。数据的高精度使多极模型得以细化，分别扩展到重原子和氢原子上的十六极和四极，并对径向函数进行了自由处理。对得到的电子密度的拓扑特性进行了分析，并与早期的实验结果以及周期性的Hartree–Fock计算进行了比较。强极化C-O键的性质符合先前实验结果得出的趋势，而从头算计算结果差异很大。结果表明，在理论计算中，C-O键的描述需要更灵活的基组。计算出的积分原子电荷远大于观测到的原子电荷。建议目前的实验结果为未来的验证提供新的目标值从头算计算。尽管单个原子的贡献有所不同，但从原子的综合性质得出的分子偶极矩与从多极模型得到的分子偶极矩相同。与溶液中尿素和气相的文献数据相比，在约1.5D的固体中产生偶极增强。尿素的热膨胀是使用同步辐射粉末衍射数据测定的。随着温度降低，观察到各向异性应变增加。

关键词：电荷密度;尿素;非中心对称结构;同步辐射.

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支持信息

	结晶信息文件（CIF）https://doi.org/10.107/S0108767304015120/xc5013sup1.cif 包含数据块尿素，I
	可移植文档格式（PDF）文件https://doi.org/10.1107/S010767304015120/xc5013sup2.pdf 各向异性峰展宽、电子密度拓扑特性、尿素偶极矩
	可移植文档格式（PDF）文件https://doi.org/10.107/S0108767304015120/xc5013sup3.pdf Le Bail适合尿素
	可移植文档格式（PDF）文件https://doi.org/10.107/S0108767304015120/xc5013sup4.pdf 尿素中的各向异性峰展宽
	可移植文档格式（PDF）文件https://doi.org/10.107/S0108767304015120/xc5013sup5.pdf 尿素中的临界点和键路径
	可移植文档格式（PDF）文件https://doi.org/10.107/S0108767304015120/xc5013sup6.pdf 尿素电荷密度的拉普拉斯公式
	结构系数文件（CIF格式）https://doi.org/10.107/S0108767304015120/xc5013Isup7.hkl 包含数据块I

CCDC参考：1047783

计算详细信息顶部

数据采集：KM6-CH软件；小区细化：KM6-CH软件；数据缩减：XD_RED；用于优化结构的程序：VALRAY。

数字顶部

（一）顶部

水晶数据顶部

赫₄N个₂O（运行）	F类(000) = 64
M（M）_第页= 60.06	D类_x个=1.368毫克⁻^三
正方形，P（P）42₁米	同步辐射，λ= 0.5996 (1) Å
大厅符号：P-4 2ab	17次反射的细胞参数
一= 5.5780 (6) Å	T型=123 K
c（c）= 4.6860 (7) Å	块，无色
V（V）= 145.80 (3) Å^三	0.23×0.13×0.09毫米
Z轴= 2

数据收集顶部

KM6-CH六圈κ 衍射仪按标准四圆运行κ 垂直平面上带探测器圆的衍射仪来自同步加速器光束的线性极化。	817次反射我>2个σ(我)
辐射源：弯曲磁铁	R（右）_整数=0.014
硅（111）双晶单色器	θ_最大值= 59.8°,θ_最小值=3.7°
ω–扫描	小时=−15→15
3942次测量反射	k个=−15→0
1045个独立反射	我=−13→0

精炼顶部

优化于F类²	主原子位置定位：结构-变量直接方法
最小二乘矩阵：完整	二次原子位置：差分傅里叶映射
水风险(F类²) = 0.010	氢站点位置：从邻近站点推断
秒= 1.17	所有氢原子参数均已细化
1045次反射	w个= 1/[σ²(F类_o（o）^2]
77个参数	(Δ/^σ^{)_最大值< 0.001}
0个约束

水晶数据顶部

赫₄N个₂O（运行）	V（V）= 145.80 (3) Å^三
M（M）_第页= 60.06	Z轴= 2
正方形，P（P）42₁米	同步辐射，λ=0.5996（1）Å
一= 5.5780 (6) Å	T型=123 K
c（c）= 4.6860 (7) Å	0.23×0.13×0.09毫米

数据收集顶部

KM6-CH六圈κ 衍射仪按标准四圆运行κ 垂直平面上带探测器圆的衍射仪来自同步加速器光束的线性极化。	817次反射我>2个σ(我)
3942次测量反射	R（右）_整数= 0.014
1045个独立反射

精炼顶部

水风险(F类²) = 0.010	77个参数
秒= 1.17	0个约束
1045次反射	所有氢原子参数均已细化

特殊细节顶部

精炼.电荷密度细化。H位置和位移参数固定在中子研究值（Swaminathan等。（1984）《水晶学报》。B40中，300–306.

分数原子坐标和各向同性或等效各向同性位移参数²) 顶部

	x个	年	z	U型_{国际标准化组织}*/U型_当量
C类	0	0.5	0.32821 (3)	0.01238（2）
O（运行）	0	0.5	0.59634 (10)	0.01527 (2)
N个	0.14468 (7)	0.64468 (7)	0.17901 (10)	0.02273 (3)
上半年	0.2557 (4)	0.7557 (4)	0.2841 (4)	0.0365 (6)
氢气	0.1431 (4)	0.6431 (4)	−0.0348（3）	0.0333 (5)

原子位移参数（²) 顶部

	U型¹¹	U型²²	U型³³	U型¹²	U型¹³	U型²³
O（运行）	0.01958 (4)	0.01958 (4)	0.00665 (3)	0.00164 (8)	0	0
C类	0.01519 (4)	0.01519 (4)	0.00675 (4)	−0.00035 (6)	0	0
N个	0.02931 (6)	0.02931 (6)	0.00956 (4)	−0.01570 (7)	0.00002 (3)	0.00002 (3)
上半年	0.0440 (11)	0.0440 (11)	0.0216 (7)	−0.0222 (8)	−0.0031 (9)	−0.0031 (9)
氢气	0.0430 (10)	0.0430 (10)	0.0140（6）	−0.0158 (8)	0.0019 (8)	0.0019 (8)

几何参数（λ，º）顶部

O-C公司	1.2565 (5)	N-1型	1.005 (2)
C-N公司	1.3384 (4)	N-氢气	1.0020 (15)

O-C-N（O-C-N）	121.49 (2)	碳氮氢	120.78 (13)
C-N-H1型	119.16 (12)	H1-N-H2型	120.06（17）

实验细节

水晶数据
化学配方	赫₄N个₂O（运行）
M（M）_第页	60.06
晶体系统，空间组	正方形，P（P）42₁米
温度（K）	123
一,c（c）(Å)	5.5780 (6), 4.6860 (7)
V（V）(Å^三)	145.80 (3)
Z轴	2
辐射类型	同步加速器，λ= 0.5996 (1) Å
µ（毫米⁻¹)	？
晶体尺寸（mm）	0.23 × 0.13 × 0.09

数据收集
衍射仪	KM6-CH六圈κ 衍射仪按标准四圆运行κ 垂直平面上带探测器圆的衍射仪来自同步加速器光束的线性极化。
吸收校正	——
测量、独立和观察到的[我>2个σ(我)]反射	3942, 1045, 817
R（右）_整数	0.014
（罪θ/λ)_最大值(Å⁻¹)	1.442

精炼
R（右）[F类²>2个σ(F类²)],水风险(F类²),秒	?, 0.010, 1.17
反射次数	1045
参数数量	77
氢原子处理	所有氢原子参数均已细化
Δρ_最大值, Δρ_最小值（eó）⁻^三)	?, ?

计算机程序：KM6-CH软件、XD_RED、VALRAY。

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