量子化学的先驱——埃里希.休克尔

埃里希·休克尔(1896—1980),20世纪德国物理化学家,量子化学的先驱。休克尔因两个主要的科学贡献而为众所周知:一是电解质溶液的德拜-休克尔理论,另一是π电子体系分子轨道近似计算的休克尔方法(休克尔分子轨道法)。本文主要介绍了埃里希·休克尔的生平及其对物理化学的贡献。     

氯化钆与L-酪氨酸和甘氨酸三元固态配合物的热化学及热分解动力学研究

合成表征了氯化钆与L 酪氨酸和甘氨酸形成的三元固态配合物Gd(Tyr) (Gly) 3 Cl3 ·3H2 O .用具有恒温环境的溶解 -反应热量计 ,测定了配位反应GdCl3 ·6H2 O (s) +Tyr (s) +3Gly (s) =Gd(Tyr) (Gly) 3 Cl3 ·3H2 O (s) +3H2 O (l)在 2 98.15K时的反应焓为 ( 9.45 1± 0 .468)kJ·mol-1 .计算得配合物Gd(Tyr) (Gly) 3 Cl3 ·3H2 O (s)在 2 98.15K时的标准摩尔生成焓为ΔfH m =-( 4 2 69.7± 2 .3 )kJ·mol-1 .并用热分析手段对配合物进行了非等温热分解动力学研究 ,推断配合物第二步热分解反应机理为二级化学反应 ,其动力学方程为 :dα/dT =(A/β)exp( -E/RT) ( 1-α) 2 ,求得分解反应的表观活化能为E =2 15 .17kJ·mol-1 ,指前因子为 10 1 8.71 s-1 .     

·OH自由基与CH3CN反应机理及动力学

在CBS-QB3水平上研究了CH3CN 和·OH反应的势能面, 其中包括两个中间体和9个反应过渡态. 分别给出了各主要物质的稳定构型、相对能量及各反应路径的能垒. 根据计算的CBS-QB3势能面, 探讨了CH3CN+·OH反应机理. 计算结果表明, 生成产物P1(·CH2CN+H2O)的反应路径在整个反应体系中占主要地位. 运用过渡态理论对产物通道P1(·CH2CN+H2O)的速率常数k1(cm3·molecule-1·s-1)进行了计算. 预测了k1(cm3·molecule-1·s-1)在250-3000 K温度范围内的速率常数表达式为k1(250-3000 K)=2.06×10^-20T^3.045exp(-780.00/T). 通过与已有的实验值进行对比得出, 在实验所测定的250-320 K 范围内, 计算得到的k1的数值与已有的实验值比较吻合. 由初始反应物生成产物P1 (·CH2CN+H2O)只需要克服一个14.2 kJ·mol-1的能垒. 而产物·CH2CN+H2O生成后要重新回到初始反应物CH3CN+·OH, 则需要克服一个高达111.2 kJ·mol-1的能垒,这就表明一旦产物P1生成后就很难再回到初始反应物.     

丙硫异烟胺的热稳定性及其热分解动力学

通过热重法研究了抗结核药物丙硫异烟胺的热稳定性, 计算了该药物的动力学参数并建立了热分解动力学方程. 用Kissinger和Ozawa-Flynn-Wall两种方法计算该药物热分解过程的活化能Ea=54.65 kJ·mol-1. 用Malek法推断该药物的动力学机理函数及指前因子A, 其结果分别为f(α)=α0.391(1-α)0.145, lnA=13.12. 此外, 用差热法测定该物质的熔点、摩尔熔化焓和摩尔熔化熵, 分别是414.09 K、23.21 kJ·mol-1和56.06 J·mol-1·K-1.     

绝热法研究己内酰胺阴离子聚合尼龙动力学

采用己内酰胺钠盐、N-75缩二脲作为反应催化体系, 确定反应温度在145-160 ℃之间, 通过计算得到动力学参数: 反应级数为准一级、活化能在73.2-77.1 kJ·mol-1之间、指前因子在2.9×1011-3.6×1011 mol1-n·s-1范围内. 本实验条件下测定并计算的反应热为134.5-137.3 J·g-1, 与文献值(138.6 J·g-1)吻合. 并在前人基础上修正并建构了己内酰胺阴离子绝热反应动力学模型, 对反应过程的模拟结果与实验数据基本吻合, 从而证明了本模型的正确合理.     

氟离子-乳酸-丙酮-Mn^2＋-BrO3^——H2SO4振荡反应及其在分析中的应用

氟离子对乳酸-丙酮-Mn2+-BrO-3-H2SO4化学振荡反应的周期和振幅有显著的影响,F-的浓度在8.00×10-5～1.00×10-3 mol·L-1范围内与振荡反应周期的改变值△tp和振幅的改变值△H均有良好的线性关系,是一线性范围宽、灵敏度高的动力学分析测试体系.获得振荡反应诱导期、周期的表观活化参数Ein、Ep分别为55.71 kJ·mol-1、67.41 kJ·mol-1,探索了该振荡体系可能的反应机理.     

碳纳米管吸附水溶液中双酚A的热力学

以甲醇和去离子水组成的体系（体积比90∶10）为流动相,建立了以香烟过滤嘴作吸附剂,固相萃取（SPE）与高效液相色谱（HPLC）联用测定水中双酚A(Bisphenol A,BPA)的新方法。研究了水溶液中碳纳米管(CNTs)吸附双酚A的热力学特性,测定了不同温度下的吸附等温线,并探讨了其可能的吸附机理。结果表明,CNTs对BPA 的吸附主要以快速吸附为主,常温下,碳纳米管对于70 mg·L-1的双酚A水溶液的吸附量可达到 24.65 mg g-1,吸附量随初始浓度的增加而增加,随温度的降低而增大,采用Freundlich和Langmuir方程拟合,相关系数均大于0.99,热力学函数ΔG、ΔH及ΔS分别为-39.48 ~ -43.51 KJ·mol-1、-18.06 KJ·mol-1、71.73 J·mol-1·K-1,吸附为放热、熵增的自发过程,降低温度有利于吸附,并且具有物理吸附特征。     

298.15K下果糖水溶液中卤化钠单个离子活度系数

利用离子选择性电极和甘汞电极分别测定了NaX+果糖+水体系中的单个离子活度系数和离子平均活度系数.结果表明:基于Debye-Hückel扩展方程和Pitzer方程求得的单个离子活度系数彼此一致;由单个离子加合求得的与直接测定的平均离子活度系数也很一致;随果糖含量的增大,单个离子活度系数减小;在相同混合溶剂(果糖+水)和相等电解质浓度条件下,对于不同的NaX,Na+的活度系数大小顺序为NaFNaClNaBr.基于离子间的相互作用对结果进行了讨论.     

含锂水盐体系热力学性质研究——LiCl-MgCl_2-H_2O体系渗透系数和活度系数的等压测定

25℃下,用等压法测定了单盐水溶液(浓度范围分别为0.5—19.8mol·kg~(-1),0.3—6.0mol·kg~(-1))以及混合水溶液(离子强度范围为0.6—19.4mol·kg~(-1))的水活度和渗透系数,同时测定了LiCl的溶解度.该体系的实验等水活度线符合本工作推导出的Zdanovskii规则扩展式.用(Gibbs-Duhem方程和改进的Mckay-Perring方法计算了单盐和混合盐水溶液的潘度系数.由本实验获得的渗透系数拟合了Pitzer单盐和混合作用参数,检验了Pitzer方程对该体系渗透系数、活度系数和溶解度预测的适用性,用Pitzer方程取本工作得到的参数计算的溶解度与文献实验值基本一致.     

新显色剂咪唑偶氮对甲苯的合成及其与钴的显色反应

合成了一种新的杂环偶氮类显色试剂 2 - ( 2′-咪唑偶氮 ) - 4-甲基苯 ( IAP-4M) ,进行了结构鉴定和光度性质测试。研究了该试剂与钴的显色反应的适宜条件 ,并应用于维生素 B12 、水样中微量钴的测定 ,络合物的摩尔吸光系数为 1 .1 6× 1 0 5L·mol-1· cm-1。     

溶剂浮选三元配合物光度法测定痕量铅的研究

本文根据酸性条件下 Pb( )能与 I- 形成 [Pb I4 ]2 - 配阴离子 ,该配阴离子易与罗丹明 B(RB+)形成缔合物 ,其缔合物在有机溶剂苯中稳定 ,建立了基于 N2 浮选 Pb( ) -I- - RB+三元体系于苯中的溶剂浮选铅新方法 ,本法灵敏度高 (ε=2 .2× 1 0 5L· mol- 1·cm- 1) ,选择性好 ,实测工业废水中 Pb( ) ,结果令人满意     

KCl-NaCl(1:1mol)-RECl_3熔体的电导率(RE=La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y、Ce族、Y族)

用交流电桥法测定了熔融KCl-NaCl(1:1摩尔)-RECl_3的电导。比电导的温度函数表达式如下: k=A+B(t-700) k:比电导(Ω~(-1)·cm~(-1));t:温度(700—850℃); A、B:本文给出的常数。 讨沦了实验值与计算值的偏差,当稀土氯化物在熔体中的浓度为10—50重量百分数时可能形成了络合物。     

亚胺基二乙酸树脂对镧(Ⅲ)的吸附及其机制

研究了亚胺基二乙酸树脂(DAAR)对镧离子的吸附行为及机制,pH=5.73的HAc NaAc体系为最佳吸附条件。静态饱和吸附容量为188mg·g-1·R;表观吸附速率常数k298=2.00×10-5s-1,表观吸附活化能Ea=9.57kJ·mol-1;等温吸附服从Freundlich经验式;吸附热力学函数ΔH=10.2kJ·mol-1;ΔS=45.0J·mol-1·K-1;ΔG298=-3.17kJ·mol-1;用0.5mol·L-1HCl作解吸剂,解吸率接近100%;树脂功能基与镧离子的配位摩尔比为3∶1;化学分析及红外光谱表明树脂功能基上的O与La3+发生配位键合。     

二(氢过碘酸)合银(III)配离子氧化愈创甘油醚的反应动力学及机理

在碱性介质中, 用传统的分光光度法研究了Ag(III)配离子, 即[Ag(HIO6)2]5-, 氧化药物分子愈创甘油醚的动力学及其机理. 用质谱鉴定了氧化产物；反应对Ag(III) 和愈创甘油醚均为一级；在温度25.0-40.0 ℃范围内, 通过分析[OH-]和[IO-4]tot对反应速率的影响, 二级速率常数有以下表达式：k′=(ka+kb[OH-])K1/{f([OH-])[IO-4]tot+K1}, 在25.0 ℃及离子强度0.30 mol·L-1时, 对此反应有ka=(2.6±1.2)×10-2 mol-1·L·s-1, kb=(2.8±0.1) mol-2·L2·s-1, 及K1=(4.1±0.4)×10-4 mol·L-1, 求出了涉及ka, kb的活化参数, 并据此推出反应机理为反应体系中的[Ag(HIO6)2]5-配离子在前期平衡后, 反应活性中心与药物分子形成Ag(III)-过碘酸-愈创甘油醚分子三元配合物, 配位甘油醚分子通过两个平行途径将两电子传递给中心原子Ag：一个途径无OH-离子参与, 另一途径有OH-参与完成.     

中国化学会第21届全国高中学生化学竞赛（决赛）理论试题答案

第1题计算A、B两条直线的斜率:直线A的斜率为-3.76×104直线B的斜率为-1.01×104由Clausius-Clapeyron方程lnp=-ΔvRapTHm C及直线A和直线B的斜率分别得到:ΔHA=84.0kJ.mol-1ΔHB=312.6kJ.mol-1ΔH=ΔHB-ΔHA=312.6kJ.mol-1-84.0kJ.mol-1=229kJ.mol-11-4设xA、xB分别为为DEAA三     

三类引发剂引发苯乙烯聚合特性的比较研究和理论分析

用膨胀计法分别测定了氮 氮键引发剂偶氮二异丁腈 (AIBN)、氧 氧键引发剂过氧化二苯甲酰 (BPO)、碳 碳键引发剂 2 ,3 二氰基 2 ,3 二苯基丁二酸二乙酯的内消旋体 (I)和外消旋体 (II)在苯乙烯中的分解动力学参数 ,分解活化能分别为 :Ed(AIBN) =1 40 0 6kJ·mol-1,Ed(BPO) =1 2 0 3 3kJ·mol-1,Ed(I) =1 0 4 5 2kJ·mol-1,Ed(II) =89 5 6kJ·mol-1;分解活化熵分别为 :ΔS≠(AIBN) =76 3 2J·mol-1·K-1,ΔS≠(BPO) =1 2 76J·mol-1·K-1,ΔS≠(I) =-3 5 2 3J·mol-1·K-1,ΔS≠(II) =-80 84J·mol-1·K-1,并且II的极限转化率α∞ 表现出随温度升高而升高 ,I的α∞ 随温度升高先减小而后趋于平稳的趋势 ,这与AIBN和BPO引发苯乙烯聚合的极限转化率α∞ 随温度的升高而降低的规律有明显不同。对此用动力学链长综合常数k对T的微分结果并结合过渡态理论进行了分析。     

利用吉布斯吸附等温式探索求解电解质溶液活度的新方法

以吉布斯吸附等温式积分式为基础,数学推证表面势的表达式,并应用表面势的数学表达式探求了一种测算电解质溶液活度系数的新方法.选取KIM计算电解质溶液溶质的活度系数公式为新方法的活度系数经验关系式的具体表达形式,利用实验直接测得的不同浓度下的表面张力数据,采用最优化拟合的方法,求算出活度系数经验关系式中的待定系数,从而可以求得不同浓度下的电解质溶液中的溶质的活度系数和活度.计算结果与KIM文献值对比,活度系数曲线在不同的坐标尺度下有很好的一致性,这使得通过测定电解质溶液表面张力测算其活度成为可能.     

用配分函数预测固体化合物中阳离子标准熵

根据独立共同可别粒子体系的熵与配分函数的关系,建立了70种固体化合物中阳离子标准熵(Sθm,J·mol-1·K-1)与其相对原子质量(Ar,i)、基态原子的简并度(geo,j)的数学模型为:Sθm=-0.25+6.22(lnAr,i)1.4-0.02(lngeo,i)2,R=0.9995。其计算值与实验值非常吻合。     

水合烟酸钡的合成、±结构表征和热化学性质

选择烟酸和氢氧化钡作为反应物, 利用室温固相合成方法, 借助于球磨技术, 合成了一种新的化合物——水合烟酸钡. 利用化学分析、元素分析、FTIR和X射线粉末衍射等方法确定了它的组成和结构为Ba(Nic)2·3H2O(s). 利用精密自动绝热热量计直接测定了此化合物在78-400 K温区的摩尔热容. 在热容曲线上出现了一个明显的吸热峰, 通过对热容曲线的解析, 得到了相变过程的峰温、相变焓和相变熵分别为(327.097±1.082) K、(16.793±0.084) kJ·mol-1和(51.340±0.164) J·K-1·mol-1. 将该温区的摩尔热容实验值用最小二乘法拟合得到摩尔热容(Cp,m)对温度(T)的多项式方程, 并且在此基础上计算出了它的舒平热容值和各种热力学函数值. 另外, 依据Hess定律, 通过设计合理的热化学循环, 选择体积为100 mL、浓度为0.5 mol·L-1的盐酸作为量热溶剂, 利用等温环境溶解-反应热量计分别测量固相反应的反应物和产物在所选溶剂中的溶解焓, 利用溶解焓确定固相反应的反应焓为⊿rH0m=-(84.12±0.38) kJ·mol-1. 最后, 利用固相反应的反应焓和其它反应物和产物已知的热力学数据计算出水合烟酸钡的标准摩尔生成焓为⊿fH0m[Ba(Nic)2·3H2O(s)]=-(2115.13±1.90) kJ·mol-1.     

盐酸氯丙嗪-卤代荧光素体系的光度法测定

在NaAc HCl缓冲介质中,盐酸氯丙嗪可与曙红Y、赤藓红、乙基署红等卤代荧光素染料反应,形成离子缔合物,溶液颜色发生明显改变,可用光度法测定。盐酸氯丙嗪的浓度在0～1.6×10-5mol·L-1(曙红Y)、0～1.3×10-5mol·L-1(赤鲜红)、0～1.5×10-5mol·L-1(乙基曙红)范围内遵守比耳定律,其表观摩尔吸光系数分别为4.63×104L·mol-1·cm-1、2.50×104L·mol-1·cm-1、为4.32×104L·mol-1·cm-1。方法用于片剂和针剂中盐酸氯丙嗪的测定,结果满意。