三氧化硫分子杂化轨道的探讨

分别选用量子化学从头算MP2、QCISD、CCSD法和密度泛函B3LYP方法,在6-311++G(3df,3pd)基组水平下对SO_3分子的结构进行了优化比较,结果显示QCISD/6-311++G(3df,3pd)条件下的计算结果最优。在此条件下,用自然键轨道理论(NBO)对SO_3分子的杂化轨道、杂化方式、离域π键进行了研究。结果表明S原子采取sp~2等性杂化,杂化后形成含3对电子的sp~2轨道和1个空的3p_z轨道,O原子采取sp~3不等性杂化。S与O原子之间的σ键为S→O配位键,3个O原子各1对2p_z孤对电子与S原子的3p_z空轨道形成π_4~6离域π键。Mayer键级显示S=O键级为1.77,呈现明显的双键特性。     

关于VSEPR理论的讨论

本文指出了各种教材在阐述 VSEPR理论时存在的问题,引进了求算中心原子价层电子对总数的新方法,在操作程序和技巧上探讨了如何运用该理论来判断包括内部存在π键、大π键在内的各种多原子分子的几何构型、中心原子的杂化方式及分子内部的价键结构等问题.     

介绍一种判断小分子(或离子)中心原子杂化轨道类型的方法

本文针对《无机化学》课程的学习难点,以大学一年级学生已掌握的化合价和原子结构的基础知识为基础,提出一种判断小分子或离子杂化轨道类型、π键的数目和类型的方法。该法亦适用于σ配体所形成的配合物、多中心原子的分子或离子以及双原子分子,并可用于计算MAx型分子或离子的键级。     

定域分子轨道中的σ—π分离

对含重键的分子体系,分子轨道定域化会涉及到两种完全不同的重键描述,即等价的重键或“香蕉”键和不等价的σ和π键,文献曾利用杂化轨道法对此进行过讨论。对于定域分子轨道,具体得出哪种描述取决于所采用的定域准则及计算中采用的近似方法。对于从头算法的定域化研究,Boys定域准则强烈地趋向于等价重键描述;Ruedenberg定域准则只是对未共轭的重键体系有较强的等价重键描述倾向,对共轭的重键体系,这种倾向性明显减     

三氧化硫分子成键的共价键理论系统解析

采用价层电子对互斥理论、价键理论、杂化轨道理论、分子轨道理论等共价键理论对三氧化硫分子各种成键的可能进行了推演,比较系统地分析了SO3分子的共价成键情况,得出SO3分子中的S原子采取sp2杂化,分子中存在正常σ键、配位σ键以及一个离域大π键的结论。     

三中心键与分子结构的若干问题

三中心键是最简单的多中心键,成键电子所联系的不只是相邻的两个原子,而可以是三个相邻的原子,因此,协同杂化轨道理论,三中心键分子轨道理论可能解释全部三原子分子的结构,其中包括有机共轭分子中存在有三原子之间的大π键的分子结构(如 [CH_2(?)CH(?)CH_2]~ ,CH_2(?)CH(?)Cl 等)。三中心键在“缺电子”的多原子分子结构中也有其地位。可以说,正是在阐明“缺电子”的硼烷分子结构的成功,三中心键受到了重视并获得深入的研     

NO_2的分子结构

众所周知,NO_2是角形分子,具有顺磁性.但是,对分子中单电子是在中心原子N的未成键的σ轨道上还是在大π键轨道上至今仍然没有统一的看法.大多数的教材和文献上目前比较一致的看法是,N原子采取sp~2杂化或介于sp杂化和sp~2杂化之间,分子中有二个σ键和一个П_3~3大π键,单电子占据大π键轨道     

有机结构波谱中二级结构效应机理的新探索（Ⅱ）——π→p共轭效应和超共轭效应

当H原子和形成π键的原子相连时,π成键轨道和π反键轨道与H原子的2P空轨道相互作用,组成新的分子轨道,这样的结构称为π→P共轭体系,由π→P共轭作用引起的不饱键一系列性质的变化,称之为π→P共轭效应。     

有机化学教学中使用共振式描述超共轭效应的探索

有机化学教学中通常使用分子轨道理论和价键理论中的共振论来描述π轨道的共轭效应,而对于类似的σ轨道的超共轭效应,通常只用轨道理论来描述,而基本不采用价键理论中的共振式描述。尝试用共振式来描述σ键的超共轭效应,发现不仅能够获得清晰易懂的图像,还能将有机化学中多个跨章节的知识点联系在一起,有利于知识的融会贯通,以及对电子结构和共振论的深入理解。     

臭氧的分子结构

在现行的一些教科书中,对于臭氧的分子结构大都是这样写的:“O_3分子呈三角形,键角116.8°,键长127.8pm,在这个分子中,每个氧原子都以sp~2杂化态相结合,在分子中有一个大π键,π_3~4。”我认为“O_3分子中每个氧原子都以sp~2杂化态相结合”的这种说法是不太合理的,其理由如下: 首先,杂化轨道理论是鲍林为解决多原子分子的空间构型而提出的,是对价键法的补充和发展。对于多原子分子来说,电子对的方向性和分子的空间构型是一致的。我们把多原子分子的一个电子对描述为一个原子的适当的杂     

类金刚石薄膜sp~2-sp~3轨道杂化的第一性原理研究

以强σ键连接的sp2和sp3杂化碳饱和簇模型,即金刚石和石墨两相和团簇模型为研究对象,通过分子结构、电荷分布、能带结构、电子态密度和分子轨道的第一性原理计算和分析,研究了类金刚石薄膜中sp2-sp3轨道杂化的空间结构稳定性的成键特性等.结果表明,成键过程中由于微扰作用破坏了原子内部"吸引"与"排斥"的平衡关系,使电子云重新分布,而键能大小和电子云的重叠密切相关,因而两相共存对电荷分布和结构均有影响.能带结构分析发现sp2杂化C原子将π键引入,产生π和π*能带使带隙变窄,说明类金刚石薄膜的半导体本质.电子态密度计算结果中费米能级附近出现杂质峰,说明存在中间杂化和/或π态和σ态的转化.     

基于创新能力培养的杂化轨道理论教学策略

以提高大学生的科学素养为切人点,以突出对科学本质的理解为突破点,构建有助于培养创新能力的杂化轨道理论的教学策略：利用价键理论的“不足”,创设问题情境;以问题组凸现杂化轨道理论所蕴含的科学方法;将科学本质教育有机融人杂化轨道理论教学全过程。     

杂化轨道理论中等性杂化和不等性杂化的讨论

采用计算量子化学方法讨论了杂化轨道理论中等性杂化和不等性杂化,指出了不是轨道电子数而是杂化轨道成分是确定等性杂化和不等性杂化的判据。     

HMO理论教学中的两个问题

休克尔分子轨道理论(以下写为 HMO),在解释共轭体系的结构,静态化学性质及预测反应方向等问题上,发挥了很大的作用。虽然它具有定性的或至多不过是半定量的特征,但由它引出的离域π键分子轨道和离域能等概念却是重要的,特别是由休克尔特征量做出的分子图,在研究共轭分子的静态及反应性能上起着指导作用。但是,由于 HMO 中所做的近似太多,导致了该理论的粗略性,我们在“物质结构”课程教学中,遇到了一些有关的问题,现提出来和大家讨论。     

系列化合物C-H伸缩频率的自然杂化轨道研究

在计算C-H核自旋-自旋偶合常数的新公式及其与C-H伸缩频率之间的关系的基础上, 得出了计算C-H伸缩频率的新的一般关系式。并利用CNDO/2分子轨道和自然杂化轨道方法, 具体计算了三种不同系列化合物的原子净电荷和自然杂化轨道。给出了计算不同系列化合物C-H伸缩频率的良好线性关系式。结果表明, 碳氢化合物中的C-H伸缩频率主要由原子的轨道杂化作用所决定, 而对于含杂原子的取代碳氢化合物, C-H键的极性成为影响伸缩频率的重要因素。     

吡啶与HCl和CHCl3形成分子间红移氢键和蓝移氢键的理论研究

采用量子化学从头算的MP2方法, 分别在6-31G(d,p), 6-311+G(d,p)和AUG-cc-pVDZ基组下, 研究了复合物C5H5N…HCl(1), C5H5N…HCCl3(2)和C5H5N…HCCl3(3)的分子间氢键. 计算结果表明, 在复合物1中, HCl中Cl—H键伸长, 形成Cl—H…N红移氢键; 在复合物2中, HCCl3中C—H键伸长, 形成C—H…N 红移氢键; 在复合物3中, HCCl3中C—H键收缩, 形成C—H…π蓝移氢键. 自然键轨道(NBO)分析表明, 影响氢键红移和氢键蓝移主要有3个因素: n(Y)→σ*(X—H)超共轭作用、X—H键轨道再杂化和质子供体电子密度重排. 其中, 超共轭作用属于键伸长效应, 电子密度重排和轨道再杂化属于键收缩效应. 在复合物1和2中, 由于键伸长效应处于优势地位导致形成红移氢键; 在复合物3中, 由于键收缩效应处于优势地位导致形成蓝移氢键.     

分子中含价层孤对电子的原子构型的判断方法

依据杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、离域π键和实例,总结出了分子中含价层孤对电子原子构型的判断法,其内容为含有2对或3对孤对电子的原子(如F)可以存在sp1、sp2、sp3 3种杂化,若其相连的中心原子为sp1杂化,则该原子也为sp1杂化(如HC≡CF);若其相连的中心原子为sp2杂化,则该原子也为sp2杂化(如H2C＝CHF);若其相连的中心原子为sp3杂化,则该原子也为sp3杂化(如CH3F)。含有1对孤对电子的原子(如N)可以存在sp2、sp3 2种杂化,若其相连的中心原子为sp1或sp2杂化,则该原子均为sp2杂化(如HC≡CNH2和H2C＝CHNH2);若其相连的中心原子为sp3杂化,则该原子为sp3杂化(如CH3NH2)。并讨论了该方法的适用范围以及举例说明了该方法的应用。     

C—H键核自旋耦合常数和伸缩频率的自然杂化轨道研究

利用PM3级别上的最大重迭对称性分子轨道法和自然杂化轨道方法,计算了系列碳氢化合物的杂化轨道,拟合出了计算C—H键核自旋耦合常数和伸缩频率的简单关系式.研究了系列碳氢化合物中不同的C—H键核自旋耦合常数和伸缩频率.结果表明,碳氢化合物中的C—H核自旋耦合常数和伸缩频率主要取决于C原子的轨道杂化作用,为从简单价键理论角度解释和计算1JCH和νCH提供了一种简便直观的方法.     

含重复单元共轭分子本征方程的约化定理

在唐敖庆教授和江元生教授等人建立的分子轨道图形理论的基础上提出和发展了弯键思想 ,并相继利用对称面和对称轴投影算符 ,得到了含重复单元链状共轭分子本征方程的约化定理 .该定理形式直观 ,而且只要反复应用弯链思想 ,可以推广应用于二维和三维含重复单元共轭分子体系 ,但为了保证精确度 ,应使镜面只包含 1个原子[1～ 5] .1　基本思想虽然链状共轭分子不具有Ｃｎ 轴 ,也不构成平移群 ,不能直接利用对称轴或平移群投影算符来得到其本征方程的约化定理 ,但可以将链状共轭分子弯成半圆形 ,使之通过一个位于半圆处的镜面的反映来得到另一个…     

有关书写离域大π键π_n~m表达式的一点经验

Huckel用原子轨道的线性组合(L’CAO)的分子轨道理论对共轭分子进行了近似处理,形成了 Huckel分子轨道法(HMO法)。HMO法认为形成离域大π键的条件为:(1)形成离域大π键的原子均在同一平