简单多原子无机共价分子的“键类数”计算及应用

本文提出了计算简单多原子无机共价分子中不同键型(σ键、π键和孤对电子——非键)键数目——“键类数”的方法,建议了几个计算“键类数”的简单公式,并讨论了它们在利用价层电子对排斥理论推断分子几何构型,确定分子的路易斯结构和判断分子中是否可能有非定域大π键形成等方面的应用。     

生成轨道法的群论基础及其对称轨道的求法

一、引言量子化学在化学各领域中的应用日趋广泛,使得非专门从事理论化学工作的化学工作者理解和应用量子化学的一般原理和结果变得更加重要了。1977年D.K.Hoffman等人提出了一种简单、易懂、直观而又行之有效的分子轨道理论的图示方法——生成轨道Generator Orbital)法这种方法对于不熟悉群论的化学工作者了解分子中(尤其是多原子分子中)分子     

电子定域函数(ELF)理论方法简介——一种描述化学键的新模型

电子定域函数理论可以清晰和定量化描述理论化学研究的基本对象——化学键,已在原子、分子及固体体系中得到广泛应用。本文系统介绍了电子定域函数(ELF)理论方法的基本物理思想;对ELF函数的一些特点如数值稳定性、ELF与分子中的原子理论(AIM理论)方法的异同及ELF的拓扑分析进行了说明;对电子定域函数在研究原子壳层结构、化学键的性质、孤对电子的位置、反应过程化学键的断裂和生成等方面的应用进行了介绍。     

双氰胺在金团簇上吸附的密度泛函理论和表面增强拉曼光谱研究

双氰胺是氰胺的二聚体,具有亚氨式和氨式两种互变异构体.将表面增强拉曼光谱(SERS)与密度泛函理论(DFT)结合,研究了互变异构的双氰胺分子在金表面的吸附行为.通过理论计算获得了亚氨式和氨式双氰胺分子的能量、分子轨道和光谱信息,以及双氰胺分子吸附在金簇表面的SERS响应.计算结果表明两种异构化的双氰胺分子都与Au₃簇形成较稳定的复合物,并且双氰胺分子中N₂原子优先吸附在金簇表面.拉曼实验结果与计算结果较为吻合,进一步说明具有互变异构的双氰胺分子在金基底中共存,并通过N₂原子垂直吸附到金表面,符合SERS电磁场增强机制.     

ABEEM方法预测响应函数

在密度泛函理论和原子-键电负性均衡模型基础上,定义了与化学键有关的响应函数以及化学键区域的Fukui函数,建立了一套快速确定分子中各区域(包括原子区域和化学键区域)响应函数的新方法.对大量分子的响应函数的计算结果表明,该方法得到的响应函数可以较好地预测分子中各点的反应活性,并更加快捷省时,展示了原子-键电负性均衡模型的广阔应用前景.     

原子负电性的新计算

原子负电性的最简单定义是“原子在分子中吸引电子的能力”。近年来 Moffitt的研究认为一个原子可具有一定范围的负电性,换言之,原子负电性的大小系随其价态而定。关于原子负电性的计算,历年来各方已提出数种理论或经验式的方法,Mulliken 曾从原子的离解电势和电子亲和力来量度原子负电性的大小;Malone 曾就键的偶极矩和负电性差而获得二者之间相互的关系;Pauling 则由热化学的实验数据,即所谓键能量而制定原子负电性的标度;刘遵宪首先由原子半径和原子价按经验式来计算原子负电性;随后孙承谔和作者又各自由量子数、原子序、及原子价之间的关系而提出不同的计算式。不久以前,Gordy 指出了原子负电性与原子半径及有效核     

确定大分子体系电荷分布的新方法

近年来，应用密度泛函理论探求电负性和硬度与体系中电荷分布之间的关系，成为令人关注的课题[1~5]．Mortier[1,2]的电负性均衡方法（EEM）没有考虑化学键电荷．Ghosh[4]的半经验电负性均衡方法考虑了化学键电荷，但键电荷取值假设太简单．本文同时考虑了分子中的原子电荷和键电荷的作用，给出了分子中原子和化学键有效电负性的精密公式，这些公式为发展一个系统的精密电负性均衡方法及应用奠定了基础．1理论方法以密度泛函理论[6]为基础，将分子的单电子密度ρmol（r）按式（1）分割：式中ρα（r）是分子中α原子区域的单电子密度，ρα…     

从分子图像到热力学框架——物理化学教学的探讨与实践

化学的核心是基于原子分子的图像认识世界、创造物质,化学教育需要培养学生掌握相应的思维方式。在物理化学类课程建设中,浙江大学化学系尝试把宏观化学的基本理论框架,即热力学理论建立在原子分子水平上。具体地是先简述量子化学对单个原子、分子能级结构的处理,然后利用统计热力学的基本原理,从这些量子化的能级导出宏观系统的三个基石性概念(能量、熵、温度)和一条基本定律(熵增加原理),从而建立分子图像的热力学。在教学实践中,强调直接从原子分子层面切入、弱化热机理论、理论与实验结果直接关联。在本文中,我们通过几个教学实例来分享我们的教学经验。     

同核双原子分子的PMO处理

微扰分子轨道(Perturbation Molecular Orbital,PMO)法能够为化学家提供一个简单、形象而又相当有效的化学键理论。本文介绍如何用这个方法来描述同核双原子分子,解决在无机化学和结构化学中,为何同核双原子分子有两种可能的分子轨道能级顺序这个在教学中难以说明的问題。     

分子内孤对(n)轨道间相互作用的又一例证——某些杂氮环己烷系列化合物的气相H_eI_α紫外光电子能谱(UPS)研究

人们知道,原子和分子的气相紫外光电子能谱(UPS)谱带的分离结构是电子能级量子化的反映.谱峰相应的电子结合能(或电离能)是正则(自洽场)分子轨道计算方法给出的本征值(-ε_i),所以UPS是目前用以获得原子或分子能级直接量度的最好技术.就是说:量子化学理论可以提供UPS解译的必要模型,而UPS谱本身反过来又可以检验分子轨道理论的正确性,并作为各种近似分子轨道理论计算中经验参数化(如SPINDO)的基础.因而UPS     

电负性均衡

电负性是分子中一个原子把电子拉向它自身的能力,是化学理论的基本概念之一。继Pauling建立第一个电负性标度后,提出了众多的电负性标度。只是在密度泛函理论的基础上,电负性概念和电负性均衡原理,才被精密地论证。近二十多年来,电负性理论的重要发展是:应用电负性均衡模型或方法,可以快速地计算分子体系的电荷分布,从而确定分子的其他性质,甚至包括分子的结构和反应性指标。通常的电负性均衡方法只把分子划分到原子区域,虽然简单直观,但其精度和应用范围受到限制。原子与键电负性均衡方法,把分子划分到包括原子区域、化学键区域和孤对电子区域,能够较快速精密地计算分子的电荷分布和其他性质,并被应用到构建新一代可极化或浮动电荷力场的探索中,有广阔的应用前景。     

原子电荷计算方法的对比

原子电荷是对化学体系中电荷分布最简单、最直观的描述形式之一,在理论和实际应用中都有重要意义.本文介绍了12种重要的原子电荷计算方法的原理和特点,通过大量实例从不同角度比较了它们的优缺点.这些方法包括Mulliken、分子环境中的原子轨道(AOIM)、Hirshfeld、原子偶极矩校正的Hirshfeld布居(ADCH)、自然布居分析(NPA)、Merz-Kollmann(MK)、分子中的原子(AIM)、Merck分子力场94(MMFF94)、AM1-BCC、Gasteiger、电荷模型2(CM2)以及电荷均衡(QEq)方法.最后本文对如何在实际应用中选择合适的计算方法给出了建议.     

从Badger和Gordy经验公式定性探讨红外光谱(IR)与分子结构的关系

应用分子结构理论将诱导、共轭、氢键、环、场等效应转换为对振动键的价键数。电负性、核间距(N、x、d)的影响,从而将多原子分子简化为双原子分子模式。应用Badger-Cordy经验公式(1)系统分析了由C,H,O,N组成的多原子分子中各类键伸缩振动IR特征吸收峰的区域范围。(2)定性地阐明了分子结构与红外光谱的关系,探索了解析红外光谱的简易方法。     

化学子体系相互作用理论的键表方法

本文应用作者最近提出的多电子体系键表方法研究化学子体系的相互作用理论. 提出了两种构造子体系对称性匹配分割波函数的方法, 即置换群非标准基投影算子的方法和键表耦合的方法. 在此基础上研究子体系相互作用能的计算. 应用本文的方法可在价键(VB)结构相互作用或组态相互作用(CI)水平上处理各种化学上重要的多电子体系(原子或分子)的分割及其相互作用问题, 如分子间的或分子内的基团或壳层的相互作用。     

双键异构体命名规则简介

双键异构或几何异构现象是立体有机化学的一个重要组成部分。产生这类异构现象的必要和充分条件是:在通式(1)所表示的分子中,与双键原子A直接相连的两原子(或基)应不相同,即a≠b;同时,与双键原子B直接相连的两原子(或基)亦应不相同,即c≠d。按照a与c及b与d的异同,可将全部双键异构型化合物分作三类:第一类,a=c和b=d,其一对异构体可表示为式(2)和式(3)。丁烯二酸[式(4)、(5)]就是一例。此类异构体的命名是把相同原子(或基)处于双键同侧者叫作顺式异构体(cis isomer);处于异侧者叫作反式导构体(trans isomer)。依照这一规则,式(2)、(4)为顺式,式(3)、(5)则为反式。第二类,a=c     

钠原子的激光增强电离光谱研究

光电流效应的一个特例——激光增强电离(LEI)光谱是一种新的火焰光谱分析方法。观测LEI光谱有各种实验装置。LEI光谱的基本原理如下:在分析火焰中各种原子或分子之间碰撞速率为>10°秒~(-1),一种原子或分子碰撞电离(热电离)的几率,取决于Arrhenius因子exp〔-(Ei-Ej )/KT〕。式中Ei为电离电位,Ej 为原子(或分子)所处的能级,K为波耳兹曼常数,T为火焰温度。当Ei≈Ej时,电离几率接近1.在T=2500K(KT=0.2eV)情况下,(Ei-Ej)每增加1eV电离几率降低约两个数量     

鲍林电中性原理的若干应用

前言美国著名化学家莱纳斯·鲍林(Linus Pau-ling)曾指出:稳定的分子和晶体的电子结构,在于使每个原子上的净电荷接近于零(或介于±1单位电荷之间).这就是他所提出的电中性原理(elect-roneutrality principle).这一原理深刻地揭示出分子中各原子间一个重要的基本关系.估算出分子中各原子上的净电荷,即可判断分子结构的相对稳定性.方法简单明确,易于掌握.近一二十年来许多低氧化态化合物的合成就是这一原理应用的极好例子.掌握这一原理,会加深对一些化学问题的本质理解,为解决问题提供有益的思路.     

共轭稠环中杂原子对电子输运行为的影响

以杂原子取代的共轭稠环分子[并四噻吩(Th4)、并四呋喃(Ox4)和并四吡咯(Py4)]为研究模型,利用密度泛函理论结合非平衡态格林函数方法,研究了杂原子取代和分子端基导电连接方式对电子输运行为的影响.结果表明,并四聚体中电子输运行为主要与电子传输路径和量子干涉效应有关.端基连接方式决定了分子中电子的主要传输路径.所考察的模型中存在2条电子传输通道:(1)单双键连接的共轭碳链;(2)由杂原子参与,同相邻碳原子构成的电子传输通道.杂原子的引入构筑了额外的电子传输通道,增强了分子的导电能力.由于并四聚体α-位连接的T-type体系中存在有效电子传递路径,杂原子仅起到修饰作用.而β-位连接的C-type体系中缺乏有效电子传输路径,但杂原子通过局域的量子干涉效应对电子传递效率产生显著影响.     

C60分子的非线性元激发和电子能谱

1 计算方法在本文中我们利用推广的SSH 模型,采用自洽迭代的数值计算方法,得到C_(60)分子基态、激发态的电子能谱和几何结构.这与分子轨道和密度泛函理论的计算结果是极相符的.在研究导电聚合物,特别是trans-polyacetylene 链的电子态时,苏武沛等提出了著名的SSH 模型,从理论上阐明了非线性元激发(孤子、极化子、双极化子)的物理图象.鉴于C_(60)分子与PA 链有某些相似之处,实验证实了C_(60)分子中的每个C 原子,通过三个σ电     

(HAlNH)n(n=2～3)环状化合物的结构特征

用自洽场理论 (HF)和密度泛函理论 (DFT)的B3LYP方法 ,在 6 31G 的水平上对化合物(HAlNH) 2 和 (HAlNH) 3 的几何结构进行优化 ,并分别与环丁二烯C4 H4 和苯分子C6H6的结构和成键方式进行比较。以B3LYP STO 3G方法讨论其分子轨道波函数 (Ψ)。结果表明 :C4 H4 和 (HAlNH) 2 均为D2h对称 ,前者为长方形结构 ,形成两个孤立的π键 ;而后者为菱形结构 ,形成一个π44键。C6H6和 (HAlNH) 3分子点群分别为D6h和D3h,并均形成一个π66键。成键原子对分子轨道的贡献不同 ,其中C原子是完全等价的 ,而Al和N原子各不相同 ,N原子比Al的贡献要大得多