A new column system for isothermal gas chromatographic analysis of light gases (H2, O2, N2, CO,CH4, CO2, C2H4, C2H6 and C2H2) employing a column switch technique

Summary A new column system for the isothermal analysis of H₂, O₂, N₂, CO, CH₄, CO₂, C₂H₄, C₂H₆ and C₂H₂ is described. Higher hydrocarbons and water are backflushed from the system. The use of 13X molecular sieve in a relatively deactivated state shortens the elution times of the light components and improves peak shapes. Both factors enable quantitative analyses to be carried out satisfactorily at lower concentrations than would otherwise be possible. Analysis of all compounds listed can be carried out in eleven minutes. Sparingly activated 13X molecular sieve columns have proved to be very stable and rarely require reactivation.The method of column switching employed avoids the use of mechanical valves in the sample path and is suitable for automatic operation.

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Neue Trennsäulenkombination für die GC-Analyse von Gasen (H₂, O₂, N₂, CO, CH₄, CO₂, C₂H₄, C₂H₆, C₂H₂) unter Anwendung einer nichtmechanischen Säulenschalttechnik

Zusammenfassung Eine neue Trennsäulenkombination zur isothermen Trennung von H₂, O₂, N₂, CO, CH₄, CO₂, C₂H₄, C₂H₆ und C₂H₂ wird beschrieben. Höhere Kohlenwasserstoffe und Wasser werden rückgespült. Durch Anwendung eines auf relativ niedriger Aktivitätsstufe betriebenen Molekularsiebs 13X wird die Elutionszeit der flüchtigen Komponenten verkürzt und deren Peakform verbessert. Beides erlaubt befriedigende quantitative Analysen im Bereich kleinerer Konzentrationen, als dies mit anderen Systemen möglich ist. Die Analyse eines Gemisches aller oben angeführten Komponenten ist innerhalb von 11 Minuten möglich. Mäßig aktivierte Trennsäulen mit Molekularsieb 13X erwiesen sich als sehr stabil, sie erfordern nur selten eine Reaktivierung. Die hier verwendete Säulenschalttechnik vermeidet die Anwendung mechanischer Umschaltsysteme im Probenweg und ist für eine automatische isotheme Arbeitsweise besonders geeignet.

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Une nouvelle combinaison de colonnes pour l'analyse à température constante, par chromatographie en phase gazeuse, de gaz légers (H₂, O₂, N₂, CO, CH₄, CO₂, C₂H₄, C₂H₆ et C₂H₂) employant un système de commutation de colonnes

Résumé On décrit une nouvelle combinaison de colonnes pour l'analyse à température constante des mélanges de H₂, O₂, N₂, CO, CH₄, CO₂, C₂H₄, C₂H₆ et C₂H₂. Les hydrocarbures à plus grand nombre de carbones et l'eau sont éliminés du système par contrebalayage. L'emploi de tamis moléculaire 13X dans un état de désactivation relativement élevé permet de réduire les temps d'élution des composants légers et de rendre la forme des pics plus favorable. Ces deux facteurs permettent d'effectuer des analyses quantitatives à des concentrations plus basses que celles possibles normalement. L'analyse de tous les composants cités peut être faite en 11 minutes. Les colonnes de Tamis moléculaire 13X à degré d'activation modéré sont très stables et leur réactivation n'est nécessaire qu'après une longue période d'emploi. La méthode de commutation employée pour les colonnes évite l'utilisation de vannes mécaniques sur le parcours de l'échantillon; elle est convenable pour le fonctionnement automatique.

     

Theoretical study of cyclopropene and its C3H4 isomers

Ab initio SCF MO and CI calculations are reported for the three C₃H₄ isomers cyclopropene, methylacetylene and allene. The closed shell nature of each of these molecules allows for a good theoretical comparison of their stabilities and ionization potentials by the SCF method. It is pointed out that cyclopropene differs from most 22 electron systems with a triatomic skeleton in that it possesses a non-linear equilibrium structure; this fact is related to its unusual ground state electronic configuration, which corresponds to a highly excited state in simple triatomics such as CO₂ and N ₃ ^– . The electronic spectrum and the methylene rotational barrier of cyclopropene are also investigated.

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Zusammenfassung Es wird über Ergebnisse von ab initio SCF-MO- and CI-Berechnungen der drei C₃H₄-Isomere Cyclopropen, Methylacetylen und Allen berichtet. Da alle drei Moleküle closed shell Charakter besitzen, ist ein guter theoretischer Vergleich ihrer relativen Stabilität sowie ihrer Ionisierungspotentiale mit Hilfe von SCF-Rechnungen möglich. Weiterhin wird darauf hingewiesen, daß sich Cyclopropen von den meisten dreiatomigen Systemen (Wasserstoffe werden nicht gezählt) mit 22 Elektronen dadurch unterscheidet, daß seine schweren Atome nicht in einer linearen Kette angeordnet sind. Diese Tatsache steht im Zusammenhang mit seiner ungewöhnlichen Elektronenkonfiguration im Grundzustand, welche bei einfachen dreiatomigen Molekülen wie CO₂ und N ₃ ^– einem hoch angeregten Zustand entspricht. Das Elektronenspektrum sowie die Methylen-Rotationsbarriere von Cyclopropen werden ebenfalls untersucht.

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Résumé Calculs ab initio SCF MO et CI pour les trois isomères C₃H₄; cyclopropène, methylacetylène et allène. Ces molécules étant à couches complètes, la méthode SCF permet une bonne comparaison de leurs stabilités et de leurs potentiels d'ionisation. On fait remarquer que le cyclopropène diffère de la plupart des systèmes à 22 électrons à squelette triatomique en ce qu'il présente une structure d'équilibre non linéaire; ce fait est relié à la configuration électronique particulière de l'état fondamental qui correspondrait à un état hautement excité dans des molécules triatomiques simples comme CO₂ et N ₃ ^– . Le spectre électronique et la barrière rotationnelle du méthylène dans le cyclopropène ont aussi été étudiés.

     

GF calculation with minimal and extended basis sets for H2O,NH3, CH4 and H2O2

A method is proposed for applying the theory of generalized group functions to SCF-GF calculations with large basis sets. A simple procedure for localising the SCF-MO's resulting from a standard SCF calculation is described, with applications to H₂O, NH₃, CH₄ and H₂O₂. Results compare quite favourably with those obtained by the usual GF method. It is shown that when basis functions are the SCF-MO's and there are only two functions per group, the GF approach is practically equivalent to a configuration interaction treatment where only double excitations within the groups are considered.

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Zusammenfassung Es wird eine Methode zur Anwendung von verallgemeinerten Gruppenfunktionen auf SCF-GF-Rechnungen mit großen Basissätzen vorgeschlagen. Ferner wird ein einfaches Verfahren zur Lokalisierung von SCF-MO's angegeben und auf H₂O, NH₃, CH₄ und H₂O₂ angewendet. Die Resultate sind denen üblicher GF-Methoden ähnlich. Wenn als Basisfunktionen SCF-Funktionen, und zwar nur zwei je Gruppe, angewendet werden, ist der GF-Ansatz praktisch einer CI-Rechnung mit maximal Zweifachanregungen äquivalent.

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Résumé On propose une méthode pour appliquer la théorie des fonctions de groupes généralisés à des calculs SCF GF dans des bases de grande dimension. Un procédé de localisation simple est décrit, il permet de localiser les orbitales SCF ordinaires et est appliqué à H₂O,NH₃, CH₄ et H₂O₂. Les résultats obtenus sont comparables à ceux fournis par la méthode GF ordinaire. Lorsque les fonctions de base sont les O.M. S.C.F. et qu'il n'y a que deux fonctions par groupe, la méthode GF est pratiquement équivalente à une interaction de configuration où seules seraient prises en considération les diexcitations à l'intérieur des groupes.

     

Nature of the chemical bonds in HCN and C2N2

The function (M), which measures the effect of the bond formation on the electron density distribution, has been calculated for HCN and C₂N₂. The charge build up in the CN bonds is found to be quite the same in both molecules, which indicates that the outer bonds of C₂N₂ are practically unaffected by conjugation.

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Zusammenfassung Die Funktion (M), ein Maß für die Änderung der Elektronendichteverteilung durch Bildung von Bindungen, wurde für HCN und C₂N₂ berechnet. Danach ist die Ladungsanhäufung in den CN-Bindungen für beide Moleküle praktisch gleich, was darauf hinweist, daß die äußeren Bindungen im C₂N₂ durch die Konjugation kaum verändert werden.

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Résumé La fonction (M), qui mesure l'effet de la formation des liaisons sur la distribution de la densité électronique, a été calculée pour HCN et C₂N₂. D'après les calculs, l'accumulation de charge dans les liaisons CN est pratiquement la même dans les deux molécules, ce qui indique que les liaisons extérieures de C₂N₂ ne sont en fait pas affectées par la conjugaison.

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We are thankful to Miss Cl. Litt for programming the calculation of the function and to Mrs. M. Henseval for drawing the density contours.     

The Iterative Extended Hückel Method (IEHM)

The iterative extended Hückel method for -electrons, analogous to the -technique for -electrons, is used to calculate wave functions for BH ₄ ^– , NH ₄ ⁺ , CH₄, C₂H₆, B₂H₆, C₂H₄ and C₆H₆. Results are compared with the simple extended Hückel method and with published selfconsistent field molecular orbital wave functions. It is found that iterating the extended Hückel method does not always lead to improvements in the wave function but that some improvements are found particular for ionic molecules. It is suggested that the reason for the failure of the iterated method is the neglect of terms due to charges on adjacent atoms.

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Zusammenfassung Die Wellenfunktionen von BH ₄ ^– , NH ₄ ⁺ , CH₄, C₂H₆, B₂H₆, C₂H₄ und C₆H₆ werden mittels des erweiterten Hückelverfahrens mit Iteration, analog der -Methode für -Elektronen, berechnet und die Resultate mit denen des analogen Verfahrens ohne Iteration verglichen. Dabei zeigt sich, daß die iterative Methode nur im Fall von Ionen zu wesentlichen Verbesserungen führt. Dies dürfte daran liegen, daß bei ihr die Terme, die von Ladungen an Nachbaratomen herrühren, vernachlässigt werden.

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Résumé La méthode de Hückel étendue itérative pour les électrons , analogue à la technique utilisée pour les électrons , est utilisée pour calculer les fonctions d'onde de BH ₄ ^– , NH ₄ ⁺ , CH₄, C₂H₆, B₂H₆, C₂H₄ et C₆H₆. Les résultats sont comparés avec ceux de la méthode de Hückel étendue simple et ceux de la méthode des orbitales moléculaires S.C.F. L'itération en méthode de Hückel étendue n'améliore pas toujours les fonctions d'onde mais certaines améliorations sont particulières pour les molécules ioniques. La raison de cet échec de la méthode avec itérations semble dûe à la négligence des termes correspondant aux charges sur les atomes adjacents.

     

A correlation of the refractive index to the melting point and molecular weight of some organic compounds

Zusammenfassung Die Beziehungen zwischen Kristallbau, Form und Anordnung der Moleküle einerseits, Refraktion und Doppelbrechung anderseits werden unter Hinweis auf die einschlägige Literatur kurz besprochen. Kristalloptische Messungen können Auskunft über die Anordnung von Molekülen bekannter Struktur im Kristall geben und sie sind wertvoll für das Studium der Molekülorientierung in Fasern, Kunststoffen, Kautschuk, Proteinen und bei der Muskelkontraktion. Kenntnis des kristalloptischen Verhaltens erleichtert ferner die Untersuchung der Kristallstruktur mit Röntgenstrahlen.

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Résumé D'une part, les relations entre la structure cristalline, la forme et l'arrangement des molécules, d'autre part, la réfraction et la biréfringence, sont brièvement passés en revue avec une allusion à la littérature correspondante. Les mesures cristallo-optiques peuvent donner des renseignements sur l'arrangement des molécules de structure connue dans le cristal et elles sont précieuses pour l'étude de l'orientation des molécules dans les fibres, les matières artificielles, le caoutchouc, les protéines et pour l'étude de la contraction musculaire. La connaissance des propriétés cristallo-optiques simplifie en outre la recherche de la structure cristalline avec les rayons X.

     

Semiempirical SCF theory with “Scaled” slater orbitals

A new method is presented for the calculation of molecular properties in which the one center integrals are evaluated within their environment (scaled in the molecule) rather than carried over from atomic structures.The procedure can be incorporated into any SCF scheme using a minimal basis set of atomic orbitals. In this paper an INDO framework was chosen to illustrate the results. Both heats of formation and bond distances for various types of molecules were found in satisfactory agreement with experiment.

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Zusammenfassung Es wird eine neue Methode für die Berechnung von Moleküleigenschaften vorgeschlagen, in welcher die Einzentrenintegrale innerhalb ihrer Umgebung im Molekül bestimmt werden, statt sie von freien Atomen zu übernehmen.Diese Methode kann bei jedem SCF Verfahren angewandt werden, das auf einer minimalen Basis von Atomorbitalen aufbaut. Zur Illustration der Ergebnisse in dieser Arbeit wird das INDO-Verfahren gewählt. Sowohl Bildungswärmen als auch Bindungsabstände von verschiedenen Molekülarten sind in guter Übereinstimmung mit den experimentellen Daten.

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Résumé Une nouvelle méthode pour le calcul des propriétés moléculaires est présentée, dans laquelle les intégrales monocentriques sont évaluées dans leur environnement (ajustées à la molécule), au lieu d'être transférées du calcul atomique.Le procédé peut être incorporé dans n'importe quel schema SCF qui utilise un «basis set» minimal.Dans cet article, le procédé est illustré par l'utilisation d'un schema INDO.Les chaleurs de formation et les distances de liaison pour plusieurs types de molécules sont trouvées en accord satisfaisant avec l'experience.

     

Basis of extended Hückel formalism

It is shown that the LCAO molecular Hartree-Fock equations for a closed-shell configuration can be reduced to a form identical with that of the Hoffmann extended Hückel approximation if (i) we accept the Mulliken approximation for overlap charge distributions, and (ii) we assume a uniform charge distribution in calculating two-electron integrals over molecular orbitals. Numerical comparisons indicate that this approximation leads to results which, while unsuitable for high accuracy calculations, should be reasonably satisfactory for molecules that cannot at present be handled with facility by standard LCAO molecular Hartree-Fock methods.

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Zusammenfassung Es wird gezeigt, daß die Hartree-Fock Gleichungen für eine abgeschlossene Schale unter der Voraussetzung, daß (i) die Mulliken-Näherung und (ii) zur Berechnung der zwei Zentrenintegrale eine gleichmäßige Ladungsverteilung angenommen werden können, in eine mit der EH-Näherung überein-stimmende Form gebracht werden können. Ein numerischer Vergleich ergibt dann Resultate, die für Moleküle, die nach der LCAO-HF-Methode nicht behandelt werden können, ausreichend genau sind.

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Résumé On montre que les équations moléculaires de Hartree-Fock L.C.A.O. pour une configuration à couches complètes peuvent être réduites à une forme identique à celle de l'approximation Hückel Etendu de Hoffman, si (1) on admet l'approximation de Mulliken pour les distributions de charge de recouvrement et (2) on suppose une distribution de charge uniforme lors du calcul des intégrales biélectroniques entre orbitales moléculaires. Des comparaisons numériques indiquent que cette approximation conduit à des résultats qui, sans pouvoir servir à des calculs très précis, sont raisonna-blement satisfaisants pour des molécules qui ne peuvent actuellement être facilement étudiées par les méthodes moléculaires standard de Hartree-Fock.

     

On the rules of Scheibe

Scheibe's rules state that ionization potentials of first and higher excited states in molecules are approximately constant and hydrogen-atom-like. A simple explanation is given emphasizing the atomic nature of this effect. The analysis is based on a partitioning of space into nonoverlapping regions and the diffuse character of local charge distributions in singly-occupied antibonding MO's. The existence of bonding MO's in small molecules like H₂ is briefly discussed.

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Zusammenfassung Die Scheibeschen Regeln sagen aus, daß die Ionisierungsenergien angeregter Zustände in Molekülen konstant und wasserstoffatomähnlich sind. Wir geben eine einfache Erklärung, die die atomare Natur dieses Effektes betont. Die Ableitung basiert auf Raumaufteilung in nichtüberlappende Gebiete und diffusem Charakter der lokalen Ladungsverteilung in einfach besetzten antibindenden MO's. Auf das Vorkommen bindender MO's in kleinen Molekülen wie H₂ wird kurz eingegangen.

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Résumé Les règles de Scheibe affirment que les potentiels d'ionisation du premier état excité et des états excités plus élevés des molécules sont approximativement constants et semblables à ceux de l'atome d'hydrogène. On fournit une explication simple en insistant sur la nature atomique de cet effet. L'analyse est fondée sur une division de l'espace en régions disjointes et sur le caractère diffus des distributions de charge locale dans les orbitales moléculaires antiliantes simplement occupées. L'existence d'orbitales moléculaires liantes dans des petites molécules commeH ₂ est brièvement discutée.

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Dedicated to the memory of Prof. K. H. Hansen.

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Aided by research grant to The Johns Hopkins University from the National Institutes of Health.     

A CNDO/2 investigation on linear chains of symmetrically bonded water molecules

CNDO/2 energy and electron distribution have been calculated for linear chains of 4 to 12 water molecules. The energy balance is unfavorable to their formation from free molecules. Convergence difficulties found in applying the CNDO/2 procedure to some models are discussed.

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Zusammenfassung CNDO/2 Energie- und Elektronenverteilungen für lineare Ketten von 4 bis 12 Wassermolekülen wurden berechnet. Die Energiebilanz für ihre Bildung aus freien Molekülen ist ungünstig. Außerdem werden Konvergenzschwierigkeiten bei der Anwendung dieses Verfahrens diskutiert.

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Résumé Calcul de l'énergie et de la distribution électronique par CNDO/2 pour des chaînes linéaires de 4 à 12 molécules d'eau. Le bilan énergétique est défavorable à leur formation à partir de molécules libres. Discussion des difficultés de convergence trouvées dans l'application du procédé CNDO/2 à certains modèles.

     

Eine vollständige CNDO/2-CI Berechnung von H2O und H2O+

Zusammenfassung Für die Moleküle H₂O und H₂O⁺ wurde unter Verwendung von zusätzlichen Operatoren, die untereinander und mit dem CNDO-Hamiltonoperator kommutieren, eine vollständige CNDO/2-CI Berechnung des Grundzustandes und der angeregten Zustände durchgeführt.

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Full CNDO/2-CI calculation on H₂O and H₂O⁺

Using additional normal constants of motion of the CNDO-Hamilton operator, full CNDO/2-CI calculations of the ground and excited states for the molecules H₂O and H₂O⁺ were performed.

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Résumé Calculs complets CNDO/2-CI des états fondamentaux et excités des molécules H₂O et H₂O⁺, en utilisant des constantes normales du mouvement associées à l'hamiltonien CNDO.

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Für das freundliche Durchlesen des Manuskriptes danken wir den Herren Dr. J. Fabian, Dr. A. Mehlhorn und Dipl. Chem. J. Kuhn.

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Für die gewährte Unterstützung sind wir den Herren Doz. R. Zahradník und Dr. M, Tomáek zu Dank verpflichtet.     

Molecular orbitals for components of adenosine triphosphate

Energies and charge distribution properties are obtained for ortho-, pyro-, and tri-phosphoric acids, and for adenine, D-ribose, adenosine, and adenosine-5-monophosphate (AM P). Results are based upon a molecular orbital method in which all electrons are included and in which the Hamiltonian matrix elements are approximated by reference to exact SCF matrix elements for the model compounds, PO, HCOOH, C₂H₄, C₂H₆, and hypothetical H₂CNH. Conclusions are in agreement with extended Hückel results on the charge distribution in the pyrophosphate bonds and on the participation of P 3d orbitals in the hybridization at P.

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Zusammenfassung Die Energien und Ladungsverteilungen für Ortho-, Pyro- und Tri-Phosphorsäure sowie für Adenin, D-Ribose, Adenosin und Adenosin-5-Monophosphat (AMP) werden angegeben. Den Rechnungen liegt eine MO-Methode zugrunde, die alle Elektronen berücksichtigt und in der die Elemente der exakten SCF-Matrix für die Modellverbindungen PO, HCOOH, C₂H₄, C₂H₆ und das hypothetische H₂CNH. Man erhält eine Übereinstimmung mit den Ergebnissen einer erweiterten Hückel-Rechnung bezüglich der Ladungsverteilung in den Pyrophosphatbindungen und der Beteiligung von 3d-Funktionen des Phosphors an der Hybridisierung.

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Résumé Obtention des énergies et des distributions de charge pour les acides orthopyro- et triphosphoriques ainsi que pour l'adénine, le D ribosè, l'adénosine et l'adénosine-5-monophosphate (AMP). Les résultats sont obtenus par une méthode d'orbitales moléculaires pour tous les électrons, où les élements de la matrice hamiltonienne sont évalués d'une manière approchée par référence aux élements de la matrice SCF exacte pour les composés modèles PO, HCOOH, C₂H₄, C₂H₆ et l'hypothétique H₂CNH. Les conclusions sont en accord avec les calculs en méthode de Hückel étendue en ce qui concerne la distribution de charge dans les liaisons pyrophosphates et la participation des orbitales 3d dans l'hybridation du phosphore.

     

Ein 3-dimensionales FE-Modell der chemischen Bindung

Zusammenfassung Ein 3-dimensionales FEM wird zur Berechnung von Bindungseigenschaften zwei- und mehratomiger Moleküle vorgeschlagen, das lediglich die Kenntnis der Atomradien voraussetzt. Die Reihenfolge und Entartung analoger Terme beim FE-Modell einerseits und einfachen MO-Modell andererseits sind gleich. Die Einfachheit des Modells beruht auf der Existenz einer geschlossenen Eigenwertformel und auf der leicht überschaubaren Gestalt der FE-MOs, die eine ausführliche Diskussion der jeweiligen Elektronenverteilung (Elektronenpopulationsanalyse) gestatten. Das Modell liefert auch Anregungsenergien (Elektronenspektren) und magnetische Eigenschaften. Die Berechnungen wurden für 120 zweiatomige homonukleare Moleküle A₂ bzw. Molekülionen A ₂ ^± sowie für eine Reihe linearer mehratomiger Moleküle durchgeführt. Schließlich findet eine kritische Gegenüberstellung des dreidimensionalen Modells mit dem zwei- bzw. eindimensionalen Modell statt.

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A free electron model for diatomic molecules for which only the atomic radius has to be known is proposed. Corresponding terms of the FE- and the simple MO model occur in the same order and with the same degeneration. The model is very simple because it implies a formula for eigen values and state functions which can be easily handled (population analysis). Electronic spectra and magnetic properties can be calculated. 120 molecules of Type A₂, A ₂ ⁺ , A ₂ ^– , and A _n (linear) were treated in this way. Finally models with one, two, and three dimensions are compared.

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Résumé Nous proposons un modèle spatial des électrons libres pour le calcul de atomiques molécules di- et polyatomiques où les rayons sont les seuls paramètres. L'ordre des niveaux est analogue à celui du modèle MO simple. Le modèle est facile à traiter, parce qu'il conduit à une formule close pour les valeurs propres et à des orbitales simples. Ceci facilite la discussion de la distribution d'électrons, des spectres et des propriétés magnétiques. Nous avons calculé 120 molécules et ions des types A₂, A ₂ ⁺ et A ₂ ^– , et d'autres du type A _n , linéaires. Les modèles à une, deux et trois dimensions sont comparés.

     

The effect of σ and π singly-excited configurations in the calculation of excited states by the CNDO and INDO approximations

The CNDO/2 and INDO approximations (with their original parametrization) are utilized for the calculation of transition energies. The effect of including all ( and ) singly excited configurations is assessed in C₂H₄, H₂CO, HCOOH and HCONH₂, and the results are compared to experimental transitions and to the available non-empirical calculations. The effect of extensive mixing is then considered in larger molecules.

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Zusammenfassung Die Näherungen CNCO/2 und INDO (mit ihrer ursprünglichen Parametrisierung) werden für die Berechnung von Übergangsenergien benutzt. Der Effekt des Einschlusses aller ( und ) einfach angeregter Konfigurationen wird untersucht für C₂H₄, H₂CO, HCOOH und HCONH₂ und die Ergebnisse werden mit experimentellen Übergängen und den verfügbaren nicht-empirischen Rechnungen verglichen. Die Überlegungen werden dann auf größere Moleküle ausgedehnt.

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Résumé Les procédés CNDO/2 et INDO (avec leur paramétrisation originale) sont utilisés pour calculer des énergies de transition. L'effet du mélange de toutes les configurations monoexcitées ( et ) est étudié pour C₂H₄, H₂CO, HCOOH et HCONH₂, les résultats sont comparés aux transitions expérimentales et aux calculs non-empiriques disponibles. L'étude est étendue à de plus grandes molécules.

     

Near-minimum basis set SCF calculations on HCl as a source of transferable parameters

Ab initio LCAO-MO-SCF calculations on HCl yield an optimum exponent of 1.93 for 3d Slater-type orbitals with a single radial function when best atom exponents are used for the minimum basis set orbitals of chlorine and 1.2 is used for the 1s orbital of hydrogen. Hamiltonian matrix elements and other theoretical parameters which are used in approximate MO calculations on large molecules are tabulated. One-electron properties and electron density contour maps are compared to those computed from other wave functions. The accumulation of electrons in the A-H bonds, as well as the occupation of the 3d orbitals, decreases through the isoelectronic series SiH₄, PH₃, H₂S, HCl.

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Zusammenfassung Ab initio LCAO-MO-SCF-Rechnungen für HCl ergeben einen optimalen Exponenten von 1,93 für 3d-Slaterorbitale mit einer einzigen Radialfunktion, wenn gleichzeitig beste Atomexponenten für den minimalen Basissatz am Chloratom und 1,2 als Exponent für die 1s-Orbitale am Wasserstoffatom angenommen werden. Die Hamilton-Matrixelemente und andere theoretische Parameter, die bei Näherungs-MO-Rechnungen an großen Molekülen gebraucht werden, sind tabelliert. Ein-Elektron-Eigenschaften und Elektronendichte-Diagramme werden mit solchen aus anderen Rechnungen verglichen. Die Konzentration von Elektronen in den A-H-Bindungen sowie die Besetzung der 3d-Orbitale nimmt in der isoelektrischen Reihe SiH₄, PH₃, H₂S, HCl ab.

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Résumé Calculs ab-initio LCAO-MO-SCF sur HCl donnant un exposant optimal de 1,93 pour les orbitales 3d de Slater a fonction radiale unique lorsque l'on utilise les meilleurs exposants pour la base minimale du chlore et 1,2 pour l'orbitale 1s de l'hydrogène. Les éléments de matrice hamiltoniens et les autres paramètres théoriques utilisés dans les calculs approchés sur les grandes molécules ont été tabulés. Les propriétés monoélectroniques et les cartes de densité électronique sont comparés à ceux obtenus à l'aide d'autres fonctions d'onde. L'accumulation des électrons dans les liaisons A-H, et l'occupation des orbitales 3d, décroît le long de la série isoélectronique SiH₄, PH₃, H₂S et HCl.

     

The molecular electrostatic potentials for the nucleic acid bases: Adenine,thymine, and cytosine

The electrostatic potentials arising from ab initio MO LCAO GTO SCF wave functions for adenine, thymine and cytosine are given and discussed.Well defined characteristic regions of immediate chemical significance are found. The analysis of such results aims at comparing different protonation sites in the same molecule as well as in different ones. Differences among the proton affinities of the nitrogen atoms (pyridine-like, amine and imine) are evidenced, as well as the distinction between oxygen and nitrogen atoms.

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Zusammenfassung Die mit Hilfe von ab initio MO LCAO GTO SCF Wellenfunktionen berechneten elektrostatischen Potentiale von Adenin, Thymin und Cytosin werden angegeben und diskutiert.Man findet genau bestimmte charakteristische Zonen von klarer chemischer Bedeutung. Durch die Analyse solcher Resultate können verschiedene Protonierungsplätze sowohl in ein und demselben Molekül als auch in verschiedenen Molekülen verglichen werden. Deutlich zeigen sich Unterschiede der Protonenaffinitäten der unterschiedlich chemisch gebundenen Stickstoffatome (pyridinartiger, Amin- und Iminstickstoff) und der Unterschied zwischen Stickstoff- und Sauerstoffatomen.

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Résumé Les potentiels electrostatiques moléculaires calculés à partir de fonctions d'onde ab initio MO SCF LCAO GTO sont donnés et discutés pour l'adénine, la thymine et la cytosine.Des régions bien définies sont obtenues dont la signification chimique apparait clairement. L'analyse de l'ensemble des résultats permet la comparaison des differents sites de protonation dans une même molécule ainsi que dans differentes molécules, ainsi que la distinction entre oxygene et azote d'une part, azotes de differents types d'autre part.

     

Dual-flame photometric detector (DFPD) for the simultaneous G. C. determination of P-, S-, Cl-containing organic compounds

Summary The construction and set-up of a dual-flame photometric detector (DFPD) which, through three channel operation, allows the simulatneous selective determination of P-, S-, Cl-containing compounds eluted from a G. C. column is described. For P- and S-containing compounds the molecular emission bands HPO and S₂ at 526 and 394 nm respectively are measured; for Cl-containing compounds, after reaction with In, the InCl band at 360 nm is recorded. Detectability, specificity, linearity as well as mutual interferences are discussed and compared with those of classical GC-detectors as thermionic (TID) and electron capture (ECD). Some practical applications concerning the pesticide residue analysis in animal and vegetable extracts are shown.

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Zwei-Flammen-Photometer-Detektor (DFPD) für die gleichzeitige G. C. Bestimmung von P-, S-und Cl-enthaltenden organischen Verbindungen

Zusammenfassung Der Aufbau und die Justierung eines Zwei-Flammen-Photometer-Detektors, welcher durch 3-Kanal Arbeitsweise eine gleichzeitige selektive Bestimmung von P-, S- und Cl-enthaltenden Verbindungen erlaubt, wird beschrieben. Für P- und S-enthaltende Moleküle werden die Molekül-Linien HPO und S₂ bei 526 bzw. 394 nm gemessen; bei Cl-enthaltenden Verbindungen wird, nach Reaktion mit In, die InCl-Linie bei 360 nm registriert. Nachweisgrenze, Spezifität, Linearität sowie Quereinflüsse wechselseitiger Interferenzen werden diskutiert und mit den entsprechenden Werten klassischer GC-Detektoren wie TID und ECD verglichen. Einige praktische Anwendungen bei der Pestizid-Rückstand-Analyse in Extrakten von Tieren und Pflanzen werden gezeigt.

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Détecteur photométrique à double flamme (DPDF) pour la détermination simultantée des composés organiques contenant du P, S, Cl en CG

Résumé On décrit la construction et la mise au point d'undétecteur photométrique à double flamme («DFPD»=DPDF); celui-ci permet grâce à système à «3 canaux» de déterminersimultanément et sélectivement les substances organiques contenant du P, du S, du Cl, à la sortie des colonnes de chromatographie en phase gazeuse. Pour les substances contenant du P et du S, on mesure l'émission moléculaire correspondant aux bandes dûes à HPO et S₂ (526 et 394 nm. respectivement); pour les composés chlorés, on mesure l'émission correspondant à la bande due à InCl (360 nm.) après réaction avec l'Indium des gaz brulés. Les problèmes relatifs à la limite de détection, à la specificité et à la linéarité de la réponse en fonction de la quantité de substance injectée, ainsi qu'aux interactions entre substances détectées, sont discutés et les rultats obtenus sont compar avec ceux fournis par les détecteurs classiques: thermo-ionique («TID»=DTI) ou à capture d'électrons («ECD»=DCE). Quelques applications pratiques dans le domaine de l'analyse des résidus de pesticides dans des extraits d'origine animale ou végétale sont données comme exemples.

     

Ab initio calculations on small hydrides including Electron correlation

The molecules BeH₂, Be₂H₄ and Be₃H₆ are investigated by means of ab initio calculations including the electron correlation of the valence shell electrons. It is found that BeH₂ shows a strong tendency to polymerize in linear chains. The polymerization energy is estimated to be 40 Kcal/Mol.

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Zusammenfassung Die Moleküle BeH₂, Be₂H₄ und Be₃H₆ werden mit Hilfe von ab initio Rechnungen unter Einschlu\ der Elektronenkorrelation der Valenzelektronen untersucht. Es zeigt sich, da\ BeH₂ eine starke Tendenz hat, in linearen Ketten zu polymerisieren. Die Polymerisationsenergie wird zu 40 Kcal/Mol abgeschÄtzt.

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Résumé Les molécules BeH₂, Be₂H₄ et Be₃H₆ sont étudiées au moyen de calculs ab-initio avec corrélation électronique des électrons de la couche de valence. On trouve que BeH₂ présente une forte tendance à polymériser en chaÎnes linéaires. L'énergie de polymérisation est estimée à 40 Kcal/mole.

     

Comparisons of the Hückel and Pariser-Parr-Pople-type MO methods: Closed forms for SCF charge distributions and bond orders

Analysis of the similarities and differences among the Hückel and Pariser-Parr-Pople-type methods is extended mainly through development for special molecular cases of closed form expressions for the self-consistent wavefunctions. By means of these expressions the various contributions of terms in the Hamiltonian to charge densities, bond orders and other related quantities may be compared term-by-term among the methods. Results on several direct observables, e.g. ionization potentials, electron affinities, bond lengths are similarly dissected. Simplified procedures for generation of the self-consistent charge densities and bond orders from their zeroth-order counterparts in the PPP method are detailed.

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Zusammenfassung Für Moleküle spezieller Symmetrie werden geschlossene Ausdrücke für self-consistentWellenfunktionen entwickelt. Aus ihnen lassen sich einfache explizite Reihenentwicklungen für Größen wie Ladungsdichte, Bindungsordnung, Ionisierungsenergie usw. erhalten. Die Verwandtschaft verschiedener MO-Methoden (HMO, -HMO, PPP) kann so eingehend analysiert werden.

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Résumé L'analyse des similitudes et des différences entre les méthodes de Hückel et celles du type Pariser-Parr-Pople est élargie essentiellement par l'établissement d'expressions implicites pour les fonctions d'onde self-consistantes dans des cas moléculaires particuliers. A l'aide de ces expressions les contributions des différents termes de l'Hamiltonien aux densités de charges, indices de liaison et autres quantités qui leurs sont liées, peuvent être comparées terme à terme entre les méthodes. Les résultats concernant différentes observables directes comme les potentiels d'ionisation, les affinités électroniques et les longueurs de liaison sont analysés de la même manière. Des procédés simplifiés, qui permettent d'engendrer dans la méthode PariserParr-Pople les densités de charge et les indices de liaison self-consistants à partir des quantités correspondantes à l'ordre zéro, sont exposés.

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Research performed under the auspices of the U.S. Atomic Energy Commission.     

Perturbed SCF MO calculations. Electrical polarizability and magnetic susceptibility of HF,H2O,NH3 and CH4

The perturbation theory is used to evaluate first order SCF corrections upon Roothaan type molecular wave functions due to one-electron perturbations. The method is applied to the one-center SCF MO wave functions of HF, H₂O, NH₃ and CH₄ to calculate the electrical polarizability and the magnetic susceptibility tensors. The results obtained agree reasonably well with the available experimental data. The effects of the limited number of basis functions upon the final results are discussed.

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Zusammenfassung Es werden Störungen erster Ordnung an SCF-MO-Wellenfunktionen, hervorgerufen durch Einelektronenstöroperatoren, im Rahmen der Störungstheorie behandelt. Insbesondere werden die Tensoren der elektrischen Polarisierbarkeit und der magnetischen Suszeptibilität unter Verwendung von Einzentrumfunktionen für HF, H₂O, NH₃ und CH₄ berechnet. Die Ergebnisse werden mit den verfügbaren experimentellen Daten verglichen. Die Effekte der endlichen Basisgröße auf die Resultate werden diskutiert.

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Résumé La théorie des perturbations est utilisée pour évaleur les corrections SCF du premier ordre, aux fonctions d'onde moléculaires du type Roothaan, dûes à des perturbations monoélectroniques. La méthode est appliquée aux fonctions d'ondes SCF MO à un centre de HF, H₂O, NH₃ et CH₃, pour le calcul des tenseurs de polarisabilité électronique et de susceptibilité magnétique. Les résultats obtenus sont en accord raisonnable avec les données expérimentales disponibles. L'effet du nombre limité de fonctions de base sur le résultat est discuté.