Spiers Memorial Lecture: The quantum chemistry of d- and f-element complexes: From an approximate existence to functional happiness

Faraday Discussions

Volumn 124, Issue 1, 2003, Pages 1-24

  Bursten, Bruce E ^a   Drummond, Michael L ^a   Li, Jun ^b  

^a OHIO STATE UNIVERSITY   (United States)

^b PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

FERROCENE; INERT GAS; METAL COMPLEX; ORGANOMETALLIC COMPOUND; URANIUM;

CHEMICAL BOND; COMPLEX FORMATION; CONFERENCE PAPER; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; INORGANIC CHEMISTRY; PHOTOCHEMISTRY; QUANTUM CHEMISTRY; THEORY;

EID: 1642343026     PISSN: 13596640     EISSN: 13645498     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/b305317m     Document Type: Article

References (179)

1. B. E. Bursten Polyhedron 1990 9 1781.
2. F. A. Cotton Inorg. Chem. 1965 4 334-336.
3. The most recent contribution to this area is from two of the speakers in this Discussion: L. Gagliardi B. O. Roos Inorg. Chem. 2003 42 1599-1603.
4. F. A. Cotton, Chemical Applications of Group Theory, Wiley, New York, 3rd edn., 1990.
5. J. P. Simons Faraday Discuss. 1999 113 1-25.
6. J. Becquerel Z. Physik 1929 58 205.
7. H. Bethe Ann. Physik 1929 3 133-208.
8. J. H. Van Vleck J. Chem. Phys. 1935 3 803-806.
9. L. E. Orgel, An Introduction to the Transition-Metal Chemistry: Ligand-Field Theory, Methuen, London, 1960.
10. C. J. Ballhausen, Introduction to Ligand Field Theory, McGraw-Hill, New York, 1962.
11. C. C. J. Roothaan Rev. Mod. Phys. 1951 23 69-89.
12. T. J. Kealy P. L. Pauson Nature 1951 168 1039-1040.
13. S. A. Miller J. A. Tebboth J. F. Tremaine J. Chem. Soc. 1952 632-635.
14. G. Wilkinson M. Rosenblum M. C. Whiting R. B. Woodward J. Am. Chem. Soc. 1952 74 2125-2126.
15. G. Wilkinson J. Organomet. Chem. 1975 100 273-278.
16. H. Taube Chem. Rev. 1952 50 69-126.
17. See, for example: P. E. M. Siegbahn Q. Rev. Biophys. 2003 36 91-145.
18. M. Wolfsberg L. Helmholz J. Chem. Phys. 1952 20 837-843.
19. For a recent study of the same problem see: P. Boulet H. Chermette C. Daul F. Gilardoni F. Rogemond J. Weber G. Zuber J. Phys. Chem. A 2001 105 885-894.
20. H. H. Jaffé J. Chem. Phys. 1953 21 156-157.
21. W. Moffitt J. Am. Chem. Soc. 1954 76 3386-3392.
22. J. D. Dunitz L. E. Orgel J. Chem. Phys. 1955 23 954-958.
23. R. Hoffmann J. Chem. Phys. 1963 39 1397-1412.
24. M. B. Hall R. F. Fenske Inorg. Chem. 1972 11 768-775.
25. R. S. Mulliken J. Chem. Phys. 1955 23 1833-1840 and 1841–1846.
26. See, for example: R. Hoffmann Prix Nobel 1982 173-205.
27. R. F. Fenske Prog. Inorg. Chem. 1976 21 179-208.
28. T. A. Albright, J. K. Burdett, M. H. Whangbo, Orbital Interactions in Chemistry, Wiley, New York, 1985.
29. For some of Hall’s early contributions see: M. B. Hall J. Am. Chem. Soc. 1975 97 2057-2065.
30. M. B. Hall J. Am. Chem. Soc. 1978 100 6333-6338.
31. M. B. Hall Int. J. Quantum Chem. 1978 14 613-621.
32. M. B. Hall J. Am. Chem. Soc. 1980 102 2104-2106.
33. See, for example: J. K. Burdett Inorg. Chem. 1975 14 375-382.
34. J. K. Burdett, Molecular Shapes: Theoretical Models of inorganic Stereochemistry, Wiley, New York, 1980.
35. T. A. Albright, J. K. Burdett, M.-H. Whangbo, Orbital Interactions in Chemistry, Wiley, New York, 1985.
36. See, for example: J. J. Turner J. K. Burdett R. N. Perutz M. Poliakoff Pure Appl. Chem. 1977 49 271-285.
37. J. K. Burdett Coord. Chem. Rev. 1978 27 1-58.
38. K. Siegbahn, C. Nordling, A. Fahlman, R. Norberg, K. Hamrin, J. Hedman, G. Johansson, T. Bergmark, S. E. Karlsson, I. Lindgren and B. Lindberg, ESCA, Atomic, Molecular, and Solid State Structure Studied by Means of Electron Spectroscopy, Almqvist and Wiksells, Uppsala, 1967.
39. K. Siegbahn, C. Nordling, G. Johansson, J. Hedman, P. F. Heden, K. Hamrin, U. Gelius, T. Bergmark, L. O. Werme, R. Manne, Y. Baer, ESCA Applied to Free Molecules, North-Holland, Amsterdam, 1969.
40. D. W. Turner, C. Baker, A. D. Baker, C. R. Brundle, Molecular Photoelectron Spectroscopy, Wiley, London, 1970.
41. T. Koopmans Physica 1933 1 104-113.
42. See, for example: S. Evans J. C. Green A. F. Orchard D. W. Turner Faraday Discuss. Chem. Soc. 1969 47 112-120.
43. M. Barber J. A. Connor M. F. Guest M. B. Hall I. H. Hillier W. N. E. Meredith Faraday Discuss. Chem. Soc. 1972 54 219-226.
44. S. Evans A. Hamnet A. F. Orchard D. R. Lloyd Faraday Discuss. Chem. Soc. 1972 54 227-250.
45. See, for example: R. F. Fenske Prog. Inorg. Chem. 1976 21 179-208.
46. A. H. Cowley Prog. Inorg. Chem. 1979 26 45-160.
47. J. C. Green Struct. Bonding 1981 43 37-112.
48. D. L. Lichtenberger G. Kellogg, III Acc. Chem. Res. 1987 20 379-387.
49. See, for example: I. H. Hillier V. R. Saunders J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1969 1275-1276.
50. M. B. Hall M. F. Guest I. H. Hillier Chem. Phys. Lett. 1972 15 592-593.
51. I. H. Hiller M. F. Guest B. R. Higginson D. R. Lloyd Mol. Phys. 1974 27 215-223.
52. See, for example: H. M. Gladney A. Veillard Phys. Rev. 1969 180 385-395.
53. A. Veillard J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1969 1022-1023.
54. M.-M. Coutière J. Demuynck A. Veillard Theor. Chim. Acta 1972 27 281-287.
55. I. H. Hillier V. R. Saunders Mol. Phys. 1971 22 1025-1034.
56. B. E. Bursten J. R. Jensen D. J. Gordon P. M. Treichel R. F. Fenske J. Am. Chem. Soc. 1981 103 5226-5231.
57. J. C. Slater J. Chem. Phys. 1965 43 S228.
58. J. C. Slater Phys. Rev. 1951 81 385-390.
59. P. Hohenberg W. Kohn Phys. Rev. B 1964 136 864-871.
60. K. H. Johnson J. Chem. Phys. 1966 45 3085-3095.
61. F. Herman A. R. Williams K. H. Johnson J. Chem. Phys. 1974 61 3508-3522.
62. J. G. Norman, Jr. J. Chem. Phys. 1974 61 4630-4635.
63. See for example: J. C. Slater K. H. Johnson Phys. Today 1974 27 34-41.
64. K. H. Johnson U. Wahlgren Int. J. Quantum Chem. 1972 6 243-255.
65. J. B. Johnson W. G. Klemperer J. Am. Chem. Soc. 1977 99 7132-7137.
66. S. Larsson M. Braga Int. J. Quantum Chem. 1979 15 1-5.
67. D. E. Sherwood, Jr. M. B. Hall Inorg. Chem. 1980 19 1805-1809.
68. B. E. Bursten D. G. Freier R. F. Fenske Inorg. Chem. 1980 19 1810-1811.
69. J. G. Norman, Jr. H. J. Kolari J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1974 303-305.
70. A. P. Mortola J. W. Moskowitz. N. Rösch C. D. Cowman H. B. Gray Chem. Phys. Lett. 1975 32 283-286.
71. C. Y. Yang S. Rabii Phys. Rev. A 1975 12 362-369.
72. D. D. Koelling B. N. Harmon J. Phys. C 1977 10 3107-3114.
73. J. H. Wood A. M. Boring Phys. Rev. B 1978 18 2701-2711.
74. G. Thornton N. Edelstein N. Rösch R. G. Egdell D. R. Woodwark J. Chem. Phys. 1979 70 5218-5221.
75. See, for example: M. Boring J. H. Wood J. Chem. Phys. 1979 71 32-41.
76. N. Rösch A. Streitwieser, Jr. J. Organomet. Chem. 1978 145 195-200.
77. D. A. Case C. Y. Yang J. Chem. Phys. 1980 72 3443-3448.
78. D. E. Ellis Int. J. Quantum Chem. Symp. 1968 2 35-42.
79. D. E. Ellis G. S. Painter Phys. Rev. B 1970 2 2887-2898.
80. E. J. Baerends D. E. Ellis P. Ros Chem. Phys. 1973 2 41-51.
81. G. Te Velde F. M. Bickelhaupt E. J. Baerends C. Fonseca Guerra S. J. A. Van Gisbergen J. G. Snijders T. Ziegler J. Comp. Chem. 2001 22 931-967.
82. B. Delley, in Modern Density Functional Theory: A Tool for Chemistry, vol. 2 of Theoretical and Computational Chemistry, ed. J. M. Seminario and P. Politzer, Elsevier, Amsterdam, 1995, p. 221–254.
83. See for example: E. J. Baerends P. Ros Chem. Phys. Lett. 1973 23 391-393.
84. E. J. Baerends P. Ros Mol. Phys. 1975 30 1735-1747.
85. T. Ziegler A. Rauk E. J. Baerends Chem. Phys. 1976 16 209-217.
86. H. Sambe R. H. Felton J. Chem. Phys. 1975 62 1122-1126.
87. B. I. Dunlap J. W. D. Connolly J. R. Sabin J. Chem. Phys. 1979 71 3396-3402.
88. J. Andzelm E. Wimmer J. Chem. Phys. 1992 96 1280-1303.
89. W. A. Goddard, III T. H. Dunning, Jr. W. J. Hunt P. J. Hay Acc. Chem. Res. 1973 6 368-376.
90. P. J. Hay J. Chem. Phys. 1977 66 4377-4384.
91. P. J. Hay W. R. Wadt J. Chem. Phys. 1985 82 270-83 and 288–310.
92. P. J. Hay J. Am. Chem. Soc. 1978 100 2897-2898.
93. W. R. Wadt P. J. Hay J. Am. Chem. Soc. 1979 101 5198-5206.
94. See, for example: P. Pyykkö Adv. Quantum Chem. 1978 11 353-409.
95. P. Pyykkö J. P. Desclaux Acc. Chem. Res. 1979 12 276-281.
96. P. Pyykkö Chem. Rev. 1988 88 563-594.
97. B. Roos Acta Chem. Scand. 1966 20 1673-1688.
98. See, for example: J. Almlöf B. Roos P. Siegbahn Comp. Chem. 1978 2 89-94.
99. P. S. Bagus B. Roos J. Chem. Phys. 1981 75 5961-5962.
100. M. R. A. Blomberg P. E. M. Siegbahn B. Roos Mol. Phys. 1982 47 127-143.
101. See, for example: B. Liu H. F. Schaefer, III J. Chem. Phys. 1971 55 2369-2374.
102. P. S. Bagus B. Liu H. F. Schaefer, III J. Am. Chem. Soc. 1972 94 6635-6641.
103. P. S. Bagus B. Liu D. H. Liskow H. F. Schaefer, III J. Am. Chem. Soc. 1975 97 7216-7219.
104. See, for example: T. Ziegler A. Rauk E. J. Baerends Theoret. Chim. Acta 1977 43 261-271.
105. T. Ziegler a. Rauk Theoret. Chim. Acta 1977 46 1-10.
106. L. Versluis T. Ziegler J. Chem. Phys. 1988 88 322-328.
107. (d) L. Versluis T. Ziegler E. J. Baerends W. Ravenek J. Am. Chem. Soc. 1989 111 2018-2025.
108. J. A. Pople J. Chem. Phys. 1965 43 S229-230. Ironically, this paper immediately followed Slater’s suggestion that led to the Xα method (ref. 31). Both papers were presented at the Sanibel Symposium on Atomic and Molecular Quantum Theory in January, 1965. Karplus added a third dimension, accuracy, to the “Pople Diagram” in a 1990 contribution to a tribute-volume on Pople.
109. M. Karplus J. Phys. Chem. 1990 94 5435-5436.
110. B. E. Bursten Pure Appl. Chem. 1991 63 839-844.
111. B. O. Roos P.-O. Widmark L. Gagliardi Faraday Discuss. 2003 124, DOI: 10.1039/b211646b.
112. T. J. Tague, Jr. L. Andrews R. D. Hunt J. Phys. Chem. 1993 97 10920-10924.
113. P. Pyykkö J. Li N. Runeberg J. Phys. Chem. 1994 98 4809-4813.
114. M. Zhou L. Andrews J. Li B. E. Bursten J. Am. Chem. Soc. 1999 121 9712-9721.
115. See, for example: J. Li and B. E. Bursten, in Computational Organometallic Chemistry, ed. T. R. Cundari, Marcel-Dekker, New York, 2001, p. 345-379.
116. J. P. Perdew Y. Wang Phys. Rev. B 1992 45 13244-13249.
117. J. P. Perdew J. A. Chevary S. H. Vosko K. A. Jackson M. R. Pederson D. J. Singh C. Fiolhais Phys. Rev. B 1992 46 6671-6687.
118. M. Zhou L. Andrews J. Li B. E. Bursten J. Am. Chem. Soc. 1999 121 12188-12189.
119. J. Li B. E. Bursten M. Zhou L. Andrews Inorg. Chem. 2001 40 5448-5460.
120. J. Li and B. E. Bursten, unpublished results.
121. L. Andrews B. Liang J. Li B. E. Bursten Angew. Chem. Int. Ed. 2000 39 4565-4567.
122. J. Li B. E. Bursten B. Liang L. Andrews Science 2002 295 2242-2245.
123. A. Klamt G. Schüürmann J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 1993 799-805.
124. C. C. Pye T. Ziegler Theor. Chem. Acc. 1999 101 396-408.
125. B. Liang L. Andrews J. Li B. E. Bursten J. Am. Chem. Soc. 2002 124 9016-9017.
126. L. Andrews B. Liang J. Li B. E. Bursten J. Am. Chem. Soc. 2003 125 3126-3139.
127. L. Khriachtchev M. Pettersson N. Runeberg J. Lundell M. Räsänen Nature 2000 406 874-877.
128. N. Runeberg M. Pettersson L. Khriachtchev J. Lundell M. Räsänen J. Chem. Phys. 2001 114 836-841.
129. L. Khriachtchev M. Pettersson A. Lignell M. Räsänen J. Am. Chem. Soc. 2001 123 8610-8611.
130. M. W. Wang J. Am. Chem. Soc. 2000 122 6289-6290.
131. S. Seidel K. Seppelt Science 2000 290 117-118.
132. T. Drews S. Seidel K. Seppelt Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2002 41 454-456.
133. P. Pyykkö Science 2000 290 64-65.
134. K. O. Christe Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 2000 40 1419-1421.
135. D. C. Grills M. W. George Adv. Inorg. Chem. 2001 52 113-150.
136. B. Liang, L. Andrews, J. Li and B. E. Bursten, Chem. Eur. J., in press.
137. K. Andersson P. -Å Malmqvist B. O. Roos A. J. Sadlej K. Wolinski J. Phys. Chem. 1990 94 5483-5488.
138. K. Andersson P. -Å Malmqvist B. O. Roos J. Chem. Phys. 1992 96 1218-1226.
139. P. -Å Malmqvist B. O. Roos B. Schimmelpfennig Chem. Phys. Lett. 2002 357 230-240.
140. MOLPRO is designed and written by H.-J. Werner and P. J. Knowles, with contributions from R. D. Amos, A. Bernhardsson, A. Berning, P. Celani, D. L. Cooper, M. J. O. Deegan, A. J. Dobbyn, F. Eckert, C. Hampel, G. Hetzer, T. Korona, R. Lindh, A. W. Lloyd, S. J. McNicholas, F. R. Manby, W. Meyer, M. E. Mura, A. Nicklaß, P. Palmieri, R. Pitzer, G. Rauhut, M. Schütz, U. Schumann, H. Stoll, A. J. Stone, R. Tarroni and T. Thorsteinsson.
141. P. J. Hay R. L. Martin J. Chem. Phys. 1998 109 3875-3881.
142. A. Bergner M. Dolg W. Kuechle H. Stoll H. Preuss Mol. Phys. 1993 80 1431-1441.
143. A. Nicklass M. Dolg H. Stoll H. Preuss J. Chem. Phys. 1993 102 8942-8952.
144. T. S. Piper F. A. Cotton G. Wilkinson J. Inorg. Nucl. Chem. 1955 1 165-174.
145. B. F. Hallam O. S. Mills P. L. Pauson J. Inorg. Nuclear Chem. 1955 1 313-16.
146. W. R. Cullen R. G. Hayter J. Am. Chem. Soc. 1964 86 1030-1032.
147. See, for example: B. D. Moore M. Poliakoff J. J. Turner J. Am. Chem. Soc. 1986 108 1819-22 (microsecond).
148. B. E. Bursten S. D. McKee M. S. Platz J. Am. Chem. Soc. 1989 111 3428-3429 (microsecond).
149. A. J. Dixon M. W. George C. Hughes M. Poliakoff J. J. Turner J. Am. Chem. Soc. 1992 114 1719-1729 (microsecond and nanosecond).
150. J. N. Moore P. A. Hansen R. M. Hochstrasser J. Am. Chem. Soc. 1989 111 4563-4566 (picosecond).
151. M. W. George T. P. Dougherty E. J. Heilweil J. Phys. Chem. 1996 100 201-206 (picosecond).
152. C. J. Arnold T. Q. Ye R. N. Perutz R. E. Hester J. N. Moore Chem. Phys. Lett. 1996 248 464-469 (picosecond).
153. P. A. Anfinrud C. H. Han T. Lian R. M. Hochstrasser J. Phys. Chem. 1991 95 574-578 (femtosecond).
154. M. Vitale K. K. Lee C. F. Hemann R. Hille T. L. Gustafson B. E. Bursten J. Am. Chem. Soc. 1995 117 2286-2296.
155. J. V. Caspar T. J. Meyer J. Am. Chem. Soc. 1980 102 7794-7795.
156. H. B. Abrahamson M. C. Palazzotto C. L. Reichel M. S. Wrighton J. Am. Chem. Soc. 1979 101 4123-4127.
157. A. F. Hepp J. P. Blaha C. Lewis M. S. Wrighton Organometallics 1984 3 174-7.
158. R. H. Hooker K. A. Mahmoud A. J. Rest J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1983 1022-1024.
159. J. P. Blaha B. E. Bursten. J. C. Dewan R. B. Frankel C. L. Randolph B. A. Wilson M. S. Wrighton J. Am. Chem. Soc. 1985 107 4561-4562.
160. F. A. Kvietok B. E. Bursten J. Am. Chem. Soc. 1994 116 9807-9808.
161. M. Vitale M. E. Archer B. E. Bursten Chem. Commun. 1998 179-180.
162. T. E. Bitterwolf Coord. Chem. Rev. 2000 206–207 419-450.
163. See, for example: M. E. Casida C. Jamorski K. C. Casida D. R. Salahub J. Chem. Phys. 1998 108 4439.
164. D. J. Tozer N. C. Handy J. Chem. Phys. 1998 109 10 180.
165. S. J. A. van Gisbergen F. Kootstra P. R. T. Schipper O. V. Gritsenko J. G. Snijders E. J. Baerends Phys. Rev. A 1998 57 2556.
166. J. N. Harvey, in Computational Organometallic Chemistry, ed. T. R. Cundari, Marcel Dekker, New York, 2001, p. 291.
167. R. Poli J. N Harvey Chem. Soc. Rev. 2003 32 1-8.
168. C. Fonseca Guerra J. G. Snijders G. te Velde E. J. Baerends Theor. Chem. Acc. 1998 99 391-403.
169. ADF2002.03, SCM, Theoretical Chemistry, Vrije Universiteit, Amsterdam, The Netherlands, http://www.scm.com/.
170. J. P. Perdew J. A. Chevary S. H. Vosko K. A. Jackson M. R. Pederson D. J. Singh C. Fiolhais Phys. Rev. B 1992 46 6671-6687 48, 4978.
171. L. Fan T. Ziegler J. Chem. Phys. 1992 96 6937-6941.
172. L. Fan T. Ziegler J. Phys. Chem. 1992 96 9005-9012.
173. S. J. A. van Gisbergen J. G. Snijders E. J. Baerends Comput. Phys. Commun. 1999 118 119-138.
174. A. Görling H. H. Heinze S. P. Ruzankin M. Staufer N. Rösch J. Chem. Phys. 1999 110 2785-2799.
175. A. Rosa E. J. Baerends S. J. A. van Gisbergen E. van Lenthe J. A. Groeneveld J. G. Snijders J. Am. Chem. Soc. 1999 121 10356-10365.
176. R. van Leeuwen E. J. Baerends Phys. Rev. A 1994 49 2421-2431.
177. M. L. Drummond, B. E. Bursten, unpublished results.
178. P. T. Greene R. F. Bryan J. Chem. Soc. A 1970 3064-3068.
179. M. E. Casida K. C. Casida D. R. Salahub Int. J. Quantum Chem. 1998 70 933-941.