超原子因具有和传统元素周期表中单个原子类似的性质而被广泛关注。因此,对超原子与其他物质间相互作用的方式、能量和稳定性进行研究是一项有意义的课题。本文具体研究内容如下:1.我们在MP2/6-311++G（d,p）水平下,对超碱金属阳离子Li₃⁺与水分子之间的相互作用,以及水合物的结构和稳定性进行了理论研究。通过精细手工搭建和随机搜索的方式,获得了大量的Li₃⁺（H₂O）_n（n=1–5）配合物的几何构型,并且发现超碱金属阳离子Li₃⁺与Li⁺在水中的最大配位数相同都是4。另外,自然布局分析（NPA）揭示了两点重要内容。首先,在n=1-4时,Li₃⁺在Li₃⁺（H₂O）_n（n=1-4）的团簇中保持了自身电子结构的完整性。其次,Li₃⁺在与5个水分子相互作用时,其自身的电荷分布变得严重不均匀,以至于在Li₃⁺（H₂O）₅最低能量异构体中失去了共轭性而开环。局域分子轨道能量分解分析（LMOEDA）表明,静电相互作用对Li₃⁺与水分子的结合起主导作用,这与锂离子水合物的情况相似。然而,当水配体的数目达到5时,交换-排斥项的贡献急剧增加,甚至超过了静电项的贡献。这一发现也印证了之前的假设,即水分子上的孤对电子对Li₃⁺价电子的排斥作用致其在Li₃⁺（H₂O）₅团簇中开环。2.Be₁₁团簇和多价原子Al₇^—具有相同的电子排布,因此我们推测Be₁₁可能会像Al₇^—一样具有+2和+4两种价态。然而,在本课题组之前关于Be_nC和Be_nO团簇体系的研究中并没有发现Be₁₁C具有特殊稳定性,而在Be_nO团簇中,Be₁₁O表现出了突出的稳定性。据此可以判断,Be₁₁团簇倾向于显+2价,这使得它可能表现出类似于碱土金属的超原子性质。以碱土金属元素的化学行为为参考,我们对Be₁₁和水分子的反应进行了理论研究,共获得了Eley-Rideal（ER）和Langmuir-Hinshelwood（LH）机理下的四条完整的产生H₂的反应路径。所有路径中过渡态的相对能量均为负值,说明Be₁₁和H₂O之间有较高的反应性。有趣的是,据低压实验报道,其等电子体Al₇^—和H₂O的反应性很低。因此,两个具有相同电子结构的金属团簇,并不一定具有相同的化学反应性,团簇的反应活性还受其几何结构和活性位点分布等因素的影响。