基态原子价壳层电子能级连接性指数与元素的电负性

构建了基态原子价壳层电子能级连接性指数(^mVEI),m=0,1,2,…，它对基态原子实现唯一性表征，其中^0VEI,^1VEI对原子具有良好的结构选择性，以^0VEL,^1VEL，价壳层电子总离子化能(ΣniEi)和总从电子数(Σni)为基本参数，定义了元素的电负性：X~N=0.444067+1.190653(1-1.32775/Σni)(^0VEI)-3.154675(^1VEI)+0.134591.(ΣniEi/Σni)。用上式给出了周期表中主族元素、副族元素及惰性元素的电负性。结果表明，新电负性标度X~N与目前流行的Pauling标度颇为一致。进一步从价轨道能级连接性指数确定了碳原子的sp,sp^2,sp^3杂化轨道的电负性。     

PdYH分子的结构与势能函数

用密度泛函理论的B3LYP方法, 对钯和钇原子采用SDD收缩价基函数, 氢原子采用6-311＋＋G**全电子基函数, 对PdY和PdYH体系的结构进行优化. 计算表明: PdY分子的几何构型为C_∞v, 其基态为X²Σ^＋态, 键长R＝0.24168 nm, 离解能为D_e＝2.8261 eV, 谐振频率ω_e＝254.0656 cm^－1, 并拟合得到Murrell-Sorbie势能函数; PdYH分子最稳态为C_s构型, 电子组态为¹A', 平衡核间距R_PdY＝0.24281 nm, R_YH＝0.19824 nm, 键角∠PdYH＝116.7157°, 离解能D_e＝5.6146 eV, 基态简正振动频率: 对称伸缩振动频率ν₁ (a')＝348.2909 cm^－1, 弯曲振动频率ν₂ (a')＝243.3382 cm^－1, 反对称伸缩振动频率ν₃ (a')＝1442.2695 cm^－1. 由微观过程的可逆性原理分析了分子的可能离解极限. 并用多体项展式理论方法分别导出基态PdY和PdYH分子的势能函数, 其等值势能面图准确地再现了PdY和PdYH分子的结构特征和离解能, 由此讨论了Pd＋Y＋H分子反应的势能面静态特征.     

一个新的量子拓扑指数及其对镧系元素理化性质的预测

在基态原子价壳层电子隐核图的基础上，基于拓扑化学原理以及原子价壳层电子量子结构特征，构建了原子价壳层电子量子拓扑指数QTI，它对基态原子实现唯一性表征，具有优良的结构选择性。用QTI指数与镧系元素的16种物理化学性质按数学模型P=aQTI+b进行关联。结果表明，QTI不仅与镧系元素的16种理化性质具有良好的相关性，而且较其他文献所报道的研究工作物理意义更明确，方法更简单。     

电负性研究Ⅰ.建立元素电负性标度的有效核电荷数方法

通过价层电离能、价键轨道能量用有效核电荷数法建立了周期表中 90种元素的电负性新标度。χ=0 .41 2 3 -EV,该式表明电负性值与价键轨道能量的绝对值的平方根成正比 ,所得数值是一套无量纲的相对参数。元素电负性值随价态的升高与元素非金属性的增强相对应 ,元素电负性的大小不仅与单个成键电子有关 ,而且也与参加价键作用的多个电子甚至整个价层都有紧密的联系。氢的元素电负性值不同于Pauling值、等于 1 .52。用 1 6种氢化物中键的额外离子能Δ′对 (χA-χB) 2 作图 ,两者之间确实具有良好的线性关系。本方法充分体现了目前公认的三大电负性标度的优点 ,该标度同时也是价层电子在价键状态下的一种能量标度 ,是对元素周期律的定量描述和反映。     

Keggin型多酸负载的单原子催化剂(M1/POM,M = Ni,Pd, Pt,Cu, Ag,Au, POM = [PW12O40]3-)活化氮气分子的密度泛函理论计算研究

采用量子化学密度泛函理论(DFT)结合自然键轨道(NBO)分析的方法对一系列以多酸为载体的单原子催化剂(SACs)(M₁/POM (M = Ni, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, POM = [PW₁₂O₄₀]^3-)的分子几何、电子结构及红外光谱进行计算。结果表明,Pt₁/POM对N₂分子具有潜在的活化能力,Pt₁/POM与N₂相互作用主要来自于由金属Pt的d_xz和d_yz轨道与N₂的π^*反键轨道重叠,金属Pt的d_xz、d_yz轨道上的电子填充到了氮气的π^*反键轨道上弱化了N≡N成键,导致了N≡N之间的键长增大,有效的活化了氮气分子。对它们红外光谱的分析表明,Keggin型多酸负载金属后W―O_c―W振动吸收峰发生劈裂,产生了五个典型的红外特征吸收峰。     

硝基芳烃对梨形四膜虫毒性的QSAR研究

用30种硝基芳烃化合物DFT-B3LYP/6-311G**全优化计算结构参数: 最高占有和最低未占分子轨道能级(E_HOMO和E_LUMO)、次最高占有和次最低未占分子轨道能级(E_NHOMO和E_NLUMO)、前线轨道能级差(ΔE＝E_LUMO－E_HOMO)、分子的总能量(E_T)、硝基和硝基碳上净电荷(Q_NO2和Q_C-NO2)、与卤素相连碳原子上的净电荷(Q_C-X)、分子偶极矩(μ)和分子体积(V), 结合文献中的疏水性参数(log K_ow), 按取代基类型和数目分类进行其对梨形四膜虫急性毒性(－log IC₅₀)的定量构效关系(QSARs)研究. 结果表明, 前线轨道能级对硝基芳烃毒性作用有重要贡献, 硝基芳烃对梨形四膜虫的毒性作用主要以与生物分子发生电子转移等化学反应为主, 单硝基芳烃的毒性作用还与疏水性有关. 卤素的存在增加了硝基芳烃化合物的毒性, 卤素易被亲核取代. 对30种标题物作多元线性回归, 所得模型(－log IC₅₀＝18.037＋10.446Q_NO2－41.323ΔE－20.471E_NLUMO＋24.989E_NHOMO, n＝30, R＝0.962, SE＝0.185, F＝78.640, Sig.＝0.000)具有较高毒性预测作用.     

用量子化学参数研究烯烃聚合物定量构效关系

以密度泛函理论(DFT)方法所得的烯烃聚合物结构单元的物性参数如总能量E_t、内能E_in、等容比热C_V、熵S、四极矩Q_ii、偶极矩 µ、平均极化率α及原子最大负电荷q^－等8个量子化学参数, 用逐步回归法分别建立了这些参数与摩尔体积V_{298 K}, 摩尔等张体积P_s、摩尔吸收常数色散分量F_d、摩尔折射率R_LL、摩尔抗磁磁化率χ、摩尔粘度温度函数H_vsum、摩尔Rao函数U_R及摩尔Hartmann函数U_H的结构-性能定量关系 (QSPR) 模型, 其测试集的决定系数R²分别是: V_{298 K} 为0.989, P_s为0.982, F_d为0.975, R_LL为0.997, χ为0.988, H_vsum为0.914, U_R为0.988及U_H为0.972. 结果表明, 用这些量子化学参数所建立的聚合物QSPR模型能用于聚合物性能的预测.     

一种电负性新标度：基态自由原子价壳层电子平均吸引能

原子吸引价电子的总能力可由基态自由原子的价电子离子化能(TIE=Σn_iE_i)及其电子亲合能(EA)之和来度量。该和值亦称为总吸引能,记为TAE=Σn_iE_i+EA,此处E_i为基态自由原子价壳层电子的离子化能,Σn_i为与之相关的价壳层电子数,EA则是电子亲合能。所指出的新电负性标度χ_CL与总吸引能TAE除以原子价壳层电子数目Σn_i之值即平均吸引能成正比：χ_CL=0.1813 AAE=0.1813 TAE/Σn_i=0.1813(Σn_iE_i+EA)/Σn_i,进一步从原子总吸引能TAE可确定其价轨道电负性。     

碱土金属Ben (n=1~3)对B12团簇结构的调控研究

基于第一性原理, 系统地研究了Be_n (n=1~3)对B₁₂团簇结构的调控. 结果表明: 团簇BeB₁₂全局极小结构为C_s对称性准平面结构, 而Be₂B₁₂和Be₃B₁₂最稳定的结构均为笼状结构, 对称性分别为C_s和C_2v. 随着Be_n (n=1~3)原子数的增加, 团簇B₁₂由准平面结构过渡到笼状结构, 且Be倾向内嵌在B₁₂笼状结构表面的B₇或B₈单元环中, 通过离子和共价作用形成稳定Be&B₇和Be&B₈单元, 从而稳定笼状结构. 自然键轨道(NBO)分析表明, 团簇C_s BeB₁₂, C_s Be₂B₁₂, C_2v Be₃B₁₂内部存在电子转移情况, Be原子2s轨道上失去电子, Be—B键主要以离子作用为主, 同时也存在共价作用. 成键分析显示C_s Be₂B₁₂和C_2v Be₃B₁₂的π键遵循球状芳香性2(n+1)² (n=1)电子计数规则, 表明该团簇具有球状芳香性. 预测了三个结构的红外和拉曼光谱, 为以后的合成实验和数据表征提供了理论基础.     

层状结构硫代亚磷酸镍锰(NixMn1－xPS3)及其夹层化合物的合成与磁性

报道了一类具有层状结构的混合金属硫代亚磷酸锰镍(Ni_xMn_{1－xPS3, 0＜x＜1)及其两个系列夹层化合物的合成, 并通过XRD、FT-IR和元素分析等对它们的结构进行了表征. 在此基础上研究了它们的磁学性质, 结果表明系列混合金属NixMn1－xPS3化合物均为低温反铁磁体, 其磁性与两种不同金属离子的含量密切相关. 相对于MnPS3或NiPS3而言, Ni^2＋或Mn^2＋的掺入能使自旋离子间的磁相互作用减弱, 导致反铁磁相变温度降低|尤其当两种金属离子含量相当时(如Ni0.50Mn0.50PS3), 因不同金属离子的半径及其外层电子结构的差异导致其结构无序增大, 反铁磁相变温度迅速下降. 此外, 研究结果表明两个系列夹层化合物中, 由于客体与层内Mn^2＋的交换产生了主体层内金属离子空位而呈现明显的稀磁效应, 加上不同金属离子的半径及其外层电子结构差异影响, 导致自旋金属离子的磁偶合作用明显削弱, 使夹层化合物表现出顺磁特性.}     

Electronegativity Scaled as a Average Attracting Energy of Valence‐Shell Electrons in a Ground‐State Free Atom

The total capability of an atom attracting valence electrons can be measured by the sum of ionization energies of valence electron in a ground‐state free atom plus its electron affinity called Total Attracting Energy, TAE = Σn_iE_i + EA, where, E_i is the ionization energy of the ith valence‐shell electron in a ground‐state free atom, n_i is the number of valence‐shell electron bearing energy E_i, and EA is the electron affinity. And the electronegativity χ_CL is proportional to the average of TAE, AAE = TAE_av, divided by Σn_i, the number of atomic valence‐shell electrons. χ_CL = 0.1813 TAE_av = 0.1813 AAE = 0.1813 TAE/Σn_i, = 0.1813 (Σn_iE_I + EA)/Σn_i. Further, the atomic valence orbital electronegativity can be also obtained from the TAE value of an atom. Some discussions were made on several special aspects such as scale of rare gases, comparisons with Pauling's and Allen's scales, etc.     

卤代甲烷的键离解能与取代基效应

将芳环上取代基的电子效应参数引入卤代甲烷, 以卤代甲烷分子Y-CH_nX_{3－n (n＝0～3; Y＝H, F, Cl, Br, I; X＝F, Cl, Br, I)中Y-C键的标准键焓 与中心C原子相键连原子的场/诱导效应之和ΣFi、共轭效应之和ΣRi以及诱导偶极之和Σ(α×F)为参数, 建立了一个定量估算卤代甲烷分子中Y-C键离解能(BDE)的通用模型, BDE(Y-C)＝57.5460＋0.8855 －101.0780ΣRi－64.8390ΣFi－10.1034Σ(α×F). 对35个C-H, C-F, C-Cl, C-Br和C-I键回归分析结果表明, 估算Y-C键离解能的精度在实验误差范围内. 对外部数据集的预测结果表明, 该模型具有较高的预测精度, 可用于预测还没被实验测定的卤甲烷中Y-C键离解能. 还对卤代甲烷中104个C-Y键的键离解能进行了预测. 将芳环上取代基效应用于研究饱和体系化学键性能, 有利于深入理解取代基效应对化学键性能的影响.}     

电负性研究(Ⅱ)—氢的电负性

氢的电负性值是氢元素性质的重要参数，１９３２年Pauling犤１～３犦定量确定氢的相对电负性值等于２．１，１９６１年Allred犤４，５犦用更准确的实验数据对Paul－ing电负性标度进行了修正，氢的电负性值被确定为２．２，目前这两个数值都在采用。元素的电负性值是与元素的性质紧密相关的，一个合适的电负性标度应该至少反映所有重要元素的电负性值，氢的化合物比任何其它元素都多，理应有一个基本的准确电负性值，然而一些电负性标度中却缺乏这样的数据。在Murphy等四人犤６犦最近发表的论文中，对Pauling电负性标度又进行了深入考查与…     

Ab initio calculations, electronegativity equalisation and group electronegativity

A correspondence betweenab initio calculations, the principle of electronegativity equalisation and group electronegativity has been established within the framework of Mulliken population analysis. Using this we have calculated electronegativities of some 37 groups/atoms. These electronegativities show excellent linear correlation with¹ J _CC coupling constants in monosubstituted benzenes and Inamoto’si scale and a satisfactory one with Wells’ group electronegativity data. The correspondence however required a scaling of charge (obtained byab initio calculations) and a proportionality between the electronegativity of the neutral group and its hardness. It is shown that using these electronegativity values it is possible to calculate group charges in molecules where groups under consideration interact with each other through σ bond only.     

CNDO/2 calculations of relaxation and reconstruction of diamond and silicon [111] surfaces

CNDO /2 calculations have been performed on the clusters X₄H₉ and X₄Y₉ modeling the [111] diamond and silicon surfaces. The X is either carbon or silicon atom and the Y is a pseudoatom containing one sp³ hybrid orbital. It is shown that in the CNDO /2 approximation in the foregoing pseudoatom models, the charge distribution of the cluster is better than the hydrogen atom, because the electronegativity of the hydrogen differs significantly from the electronegativity of the sp² orbital of the silicon atom. Using the CNDO /2 parametrization, the electronegativity of the hydrogen is very near to the electronegativity of the sp³ orbital of the carbon atom, thus the hydrogen can be used for the saturation of the carbon clusters.     

基态N2O－的势能函数研究

以6-311＋＋G(3df, 3pd)为基函数, 采用密度泛函理论的B3LYP方法对N₂O^－分子体系的结构进行了优化计算. 结果表明N₂O^－分子最稳态为C_s构型, 电子组态为²A', 平衡核间距R_N—N＝0.11873 nm, R_N—O＝0.13012 nm, 键角∠NNO＝133.94448°, 离解能D_e＝10.3857 eV, 基态简正振动频率: 弯曲振动频率ν₁＝656.7488 cm^－1, 对称伸缩振动频率ν₂＝998.1562 cm^－1, 反对称伸缩振动频率ν₃＝1684.3093 cm^－1. 并用多体展式理论方法推导出了基态N₂O^－分子的分析势能函数, 其等值势能图准确地再现了N₂O^－分子的结构特征和离解能.