分子体系的高压化学反应

在高压(一万到百万大气压)下物质的组成、结构、化学反应都可以发生前所未知的巨大变化。运用高压合成目标产物,表征高压下的物质结构与反应过程是高压化学研究的主要问题。一般而言,高压下不饱和化合物倾向于聚合形成高密度饱和共价键体系;反应中分子与原子扩散严重受限,常形成亚稳态化合物;反应物的空间晶体结构、官能团性质、反应体系的温度、静水压效果都对反应有显著影响。对高压下分子化学反应的研究需要综合运用晶体学、谱学、化学等实验手段和热力学、动力学等方面的理论计算相互验证,进而建立理论,深入极端条件化学的星辰大海。     

分子轨道成分的计算

量子化学文献中经常涉及到“分子轨道成分”概念, 然而相应的计算方法却没有普遍得到重视, 甚至存在严重误区. 专门对分子轨道中基函数的成分、原子轨道的成分以及原子的成分这些基本概念和计算方法进行了详细讨论, 通过实例分析比较了不同方法间的差异, 同时指出了计算和分析时需要注意的问题, 给出了在方法选择上的建议.     

静高压下聚酰胺的结晶行为

为获得聚酰胺（ＰＡ）在静高压下结晶试样的结构、形态和性能方面的信息，国外学者对ＰＡ在常压至１．０ＧＰａ压力范围内的结晶行为进行了一系列研究工作。本文介绍了这一领域的研究概况和最新进展。     

定域分子轨道重心和分子结构的关系

本文讨论了定域分子轨道（ＬＭＯ）的重心和分子中化学键之间的关系，建立了利用定域分子轨道重心判断分子中成键情况及其化学键类型的方法，进而在ａｂ ｉｎｉｔｉｏ所得正则分子轨道（ＣＭＯ）定域化的基础上，计算了一些常见分子的ＬＭＯ重心；由此讨论了这些分子的化学键性质及其成键规律，探讨了一些化合物的反应性能。     

高压条件下的凝聚态化学

本文介绍了高压条件对凝聚态物质电子结构和晶体结构的影响,其中包括高压对元素外层电子结构、能带结构和晶体缺陷的影响,高压导致的原子配位数的增加、元素非正常氧化态、结构相变和态变。同时从十个方面介绍了高压条件下凝聚态物质间的化学反应,最后对高压条件下凝聚态化学未来的发展做了展望。     

ABn的节面、分子轨道和能级

考虑到重叠轨道间交角的影响，可将Ｈｅｉｌｂｒｏｎｎｅｒ定性ＨＭＯ理论成功地推广到ＡＢ_ｎ体系。得出了分子轨道中轨道间重叠和节面的分布情况。结果表明原子轨道间的成键作用，以成键和反键二极分化最大为原则。有８ｎ个价电子的ＡＢ_ｎ呈高对称性构型；８ｎ＋２个价电子的ＡＢ_ｎ则呈低对称性构型。     

化学键合模型概念的发展——从原子和分子轨道到化学轨道

对化学而言,对于连接分子中的原子的力的理论表达,历来一直是一个中心问题.要讨论此问,题,就要预先在概念上对原子与分子有一个清楚的区分,而且要对原子的电子结构有一个适当的表达式.从历史上讲,对物质构成的研究,始于古希腊的德谟克利修斯,经过炼金术时代之后,由拉瓦锡、道尔顿、阿弗加德罗和门捷列夫的缓慢发展,成为了十八至十九世纪的化学.在上世纪初,出现了玻尔的原子理论和量子力学,它不仅标志着现代物理学的开始,而且也标志着量子化学的开始.原子轨道和分子轨道是海特勒-伦敦(HL)和原子轨道-分子轨道线性组合(LCAO-MO)方法中的基本概念,它导致了现代价键理论和哈特里-福克(HF)方法及其扩展方法的出现.电子计算机的发展带来了"计算化学",今天的计算机程序使得真正的结合能预测,甚至在没有使用经验参数的情况下,就成为现实.不过,用非半经验方法来对有合理尺寸和目前化学感兴趣的分子进行精确预测,常常需要惊人的计算量.把HF方法与HL算法合并的、现在称之为哈特里-福克-海特勒-伦敦(HF-HL)的方法,大大减少了在原子轨道或分子轨道从头计算模型中所需要的表达式的长度,这一简化使得对所形成的波函数容易得到解释.双原子分子HX和X2(X为H、He、Li、Be、B、C、N、O、F和Ne)的基态和少数激发态的计算是HF-HL方法的例子.进而,本文表明,HF-HL方法可以从带有一个新型轨道-化学轨道构建的简单波函数来导出,最后,对用化学轨道的初步计算进行了介绍.     

聚合物在高压CO2条件下的结晶行为

高压CO2,包括超临界CO2,为人们研究聚合物的结晶行为提供了新的思路和方法。本文综述了聚合物在高压CO2条件下的吸收及其结晶行为等方面的研究进展。     

主族元素AB4型含氧酸根的成键分析——推荐一个研究型计算化学实验

介绍了一个面向高年级本科生的研究型计算化学实验。主族元素AB4型含氧酸根是无机和结构化学理论课程中讨论化学键类型的例子,然而其结果却存在争议。本实验利用常用量子化学软件,通过计算化学方法分析化学成键,验证猜测,并得出结论。旨在通过本实验,锻炼学生对量子化学计算方法的运用,进而加深对化学基础知识的理解。     

F原子与I2的化学发光反应

在流动余辉实验装置上，首次在F／I2体系中观察到比较强的IF（B-X）的发射光谱，计算了IF（B）的振动布居，发现在低振动能级（ν′＜5）布居满足玻尔兹曼分布，而在高振动能级布居则明显增多，和以前在F原子与碘合物反应时观察到的IF（B）的振动布居非常相似，结合实验中观察到IF（B-X）跃迁强度与F原子的浓度的二次方成正比，认为该体系中IF（B）是由激发态的I（2P1/2。）与基态的F（2P3/2）通过三体碰撞复合产生.     

超价分子中的d轨道

通过对一些典型超价分子进行计算和分析,得出了超价分子"d轨道参与"(即外层d轨道杂化和d-pπ键概念)不尽合理的结论,并提出了能与实验事实相符的解释方法。此外,本文还阐述了计算化学中基组d函数与d轨道的关系:二者并不等价。     

双核锰化合物的定域分子轨道研究

利用ＩＮＤＯ和Ｅｄｍｉｓｔｏｎ－Ｒｕｅｄｅｎｂｅｒｇ定域化方法，计算了Ｍｎ２（μ－Ｃｌ）２（ＣＯ）８和Ｍｎ２（ＣＯ）１０的正则和定域分子轨道，给出了它们的成键图象，讨论了Ｍｎ－Ｍｎ原子间相互作用以及不同方式配位的ＣＯ化学键和几何结构的关系。     

吡咯与一系列小分子之间的双氢键

采用密度泛函理论, 在B3LYP/6-311++G(d, p)水平上对以吡咯为质子供体的一系列双氢键体系进行了详细的研究. 采用AIM理论对双氢键体系进行了电子密度拓扑分析, 讨论了双氢键的成键特征和双氢键形成前后受体和供体H原子的积分净电荷、偶极矩、体积和能量的变化.     

Compound-Independent Calibration by Gas Chromatography-Atomic Emission Detection (GC-AED): Analysis of Molecules with 12 Carbon Atoms

ABSTRACT

This study was designed to demonstrate that Gas Chromatography–Atomic Emission Detection (GC-AED) can be used to set in a Compound-independent calibration (CIC) for quantifying organic compounds with various chemical functions using one reference compound. Experiments were carried out with thirteen organic molecules containing twelve atoms of carbon and different amount of hydrogen, oxygen or sulphur.

The results obtained show that the GC-AED technique allows to quantify a molecule of known chemical structure using the elemental response of C or H and another different molecule as the standard of calibration.     

Surface-Confined Metallodendrimers: Isolated Nanosize Molecules

The incorporation of dialkyl sulfide side chains in metallodendrimers is a simple method for their insertion into a monolayer of decanethiol formed by self-assembly on a gold surface. The dendrimer binds through the sulfide group to a defect in the monolayer on the gold surface (see picture). The surface concentration of the isolated dendrimer adsorbate can be regulated by the adsorption time (for example, 55 adsorbates on a surface of 200×200 nm² after 20 h).     

量子化学奠基人之一——查尔斯.阿尔弗雷德.库尔森

查尔斯·阿尔弗雷德·库尔森是量子化学领域的杰出研究者,也是“英国量子化学学派”的领导者。他将分子轨道理论应用于化学键、分子电子结构和分数价概念,并发展了许多数学技术来解决化学和物理问题;他的著作《原子价》被认为是用于量子化学教学的杰作。库尔森无疑为提升量子化学在当今化学中的作用做出了巨大贡献。本文就库尔森的生平、求学经历及其对量子化学的贡献进行了论述。     

The Valence Orbitals of the Alkaline-Earth Atoms

Quantum chemical calculations of the alkaline-earth oxides, imides and dihydrides of the alkaline-earth atoms (Ae=Be, Mg, Ca, Sr, Ba) and the calcium cluster Ca₆H₉[N(SiMe₃)₂]₃(pmdta)₃ (pmdta=N,N,N′,N′′,N′′-pentamethyldiethylenetriamine) have been carried out by using density functional theory. Analysis of the electronic structures by charge and energy partitioning methods suggests that the valence orbitals of the lighter atoms Be and Mg are the (n)s and (n)p orbitals. In contrast, the valence orbitals of the heavier atoms Ca, Sr and Ba comprise the (n)s and (n−1)d orbitals. The alkaline-earth metals Be and Mg build covalent bonds like typical main-group elements, whereas Ca, Sr and Ba covalently bind like transition metals. The results not only shed new light on the covalent bonds of the heavier alkaline-earth metals, but are also very important for understanding and designing experimental studies.