乙烯在Ru(1010)表面价带电子特性研究

在200K以下乙烯(C2H4)可以在Ru(1010)表面上以分子状态稳定吸附,200K以上乙烯发生了脱氢分解反应生成乙炔(C2H2).乙烯分解生成乙炔后,σCC和σCH分子轨道能级向高结合能方向分别移动了0.5和1.1 eV.偏振角分辨紫外光电子谱(ARUPS)结果表明:在Ru(1010)表面上,乙烯和脱氢反应后生成的乙炔分子的C-C键轴都不平行于表面,而是沿表面(0001)晶向倾斜.     

单质活泼性与键能的关系初探

能否用键能来判断单质的活泼性一直是一个令人困惑的问题。从化学热力学和化学动力学进行分析,得出判断非金属和金属的活泼性的标准主要有反应的吉布斯自由能和反应活化能。对于“键能越大,分子越稳定”的观点,笔者认为其所决定的“稳定”是指热力学稳定性,而不是化学活泼性,不能把键能作为单质活泼性的判断标准。     

乙烷乙烯乙炔燃烧实验现象分析及其探讨

从键能、反应速率、含碳量、反应历程等方面分析探讨,得出乙烷乙烯乙炔在空气中燃烧现象不同是由分子结构中单双叁键活泼性不同造成的结论,否定了长期以来的含碳量评价标准,肯定了物质结构决定性质这一论断。     

硅(100)非重构表面上乙炔吸附反应的理论研究

采用量于力学AM1半经验分子理论轨道方法计算了在Si(100)非重构光滑附氢表面上乙炔化学吸附反应过程中的体系生成热,由此得到各步骤反应的活化焓和反应热数值.结果表明,乙炔分子容易在Si(100)表面上形成稳定的双位σ键吸附.     

乙炔和乙烯分子在Si(100)表面吸附的几何和电子结构的密度泛函研究

采用基于第一性原理的密度泛函理论和平板模型对Si(100)表面吸附乙炔和乙烯分子的构型稳定性以及电子结构进行系统研究. 结果表明: 无论是吸附乙炔还是乙烯分子, 当覆盖度为0.5 ML时, 最为稳定的吸附方式为dimerized模型; 当覆盖度增大到1.0 ML时, end-bridge模型为最稳定的吸附方式. 通过对各吸附模型的能带结构分析可知, 体系的带隙变化可以通过考察表层Si—Si二聚体中Si原子的配位环境来确定. 对于相同的吸附模型, 无论吸附分子是乙炔还是乙烯, 都具有非常相近的带隙. 吸附构型以及吸附分子的覆盖度对最小带隙及其来源有较大影响. 此外, 研究结果还表明, 杂化密度泛函方法更适合于描述Si(100)表面的电子结构, 尤其是对end-bridge吸附模型.     

为什么N_2分子和C_2H_2分子里的三键活动性截然两样?

N_2分子的电子结构可简单地写为:N≡N:即两个 N 原子之间有一个σ键,二个π键。同时,每个 N原子还有一对“孤对电子”。乙炔分子的电子结构可简单地写为:H—C≡C—H即两个 C 原子之间有一个σ键,二个π键。另外,每个 C 原子与一个 H 原子间有一个σ键。对比 N_2分子与 C_2H_2的电子结构,可以看出在 N_2     

Ni(111)表面Pt原子对噻吩吸附影响的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法,运用平板模型对噻吩分子在PtNi2/Ni(111)表面的水平吸附进行了结构优化和能量计算.结果表明:bridge-hollow-1位的吸附最稳定,但是bridge位吸附对噻吩的影响最大.噻吩吸附在表面上时,S原子向上翘起,C原子与表面Ni原子的作用比与Pt原子紧密,表面原子与噻吩的匹配程度决定了吸附的强度和吸附后S—C键和C—C键的活泼性.噻吩以bridge-hollow-1和bridge位吸附时分子与表面之间的电子给予与反馈最多,分子最活泼,而且除了C(1)—S键以外,环上C(1)—C(2)键活化程度也较好,而bridgehollow-2位吸附后噻吩分子中C(2)—C(2)键比较容易发生断裂.     

单质的性质与元素的性质不能混为一谈

新编高中一年级化学课本在讲氯气的性质时写到:“我们已经知道氯原子的最外电子层上有7个电子,因而在化学反应中容易结合一个电子,使最外电子层达到8个电子的稳定结构。氯气的化学性质很活泼,它是一种活泼的非金属元素。”文中虽然没有“因为”、“所以”的字样,但不少人就是按因果关系去理解并进行讲解的,即氯原子的结构决定了氯气的化学活泼性。     

硅烷化剂-苯基二甲基氯硅烷的合成研究

苯基二甲基氯硅烷是一种空间位阻封闭剂，保护剂。由于分子中的Si-Cl键很活泼所以能与有机化合物中含活泼氢的官能团（如羟基、羰基、羧基、氨基等）反应，取代其中的活泼氢，其衍生物在酸及碱条件下比三甲基醚类更为稳定。有机化合物中的活泼氢被硅烷基取代后，变成化学稳定性很高的中间产物，且其它基团的反应活性不受影响；反应结束后，通过催化水解或醇解反应，可在不影响分子中其余部分前提下脱去硅烷基，恢复被保护的活泼氢。     

噻吩在Ni(111)表面吸附的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论方法,运用平板模型对噻吩分子在Ni(111)表面的水平吸附进行了结构优化和能量计算.结果表明,hcpA位的吸附最稳定,以bridgeB吸附最不稳定;噻吩吸附在表面上时,S原子向上翘起,4个C原子与边面Ni原子的作用更紧密,表面原子与噻吩的匹配程度决定了吸附的强度和吸附后S—C键的活泼性;噻吩以bridgeA吸附时分子与表面之间的电子给予与反馈最多,分子最活泼,而hcpA位吸附后噻吩分子轨道上电子的能量变稳定,分子并不活泼.     

正确理解多原子分子的对称性及与极性的关系

对于由极性键组成的多原子分子来说,它可能具有极性,也可能不具有极性,这方面判别方法是很多的。近年来,在部分大一《无机化学》教材及中学化学教学参考资料中,介绍的判别方法涉及了分子的对称性,然而有些叙述不够确切。例如: “如果空间构型不完全对称,键的极性不能抵消,由极性键组成的多原子分子也仍然有极性,例如SO2、H2O、NH3等都是极性分子。”“CHCl3,四面体,键不同,结构不对称,极性分子。H2S,弯曲（V）形,键完全相同,结构不对称,极性分子。”     

乙炔和乙烯分子在Ge(001)表面吸附的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法和平板模型研究了乙炔和乙烯分子在Ge(001)表面的吸附构型和电子结构. 通过系统考察一系列可能存在的吸附方式, 结果表明, 在0.5 monolayer(ML)覆盖度时, 两种分子的di-σ吸附构型最为稳定; 在覆盖度为1.0 ML时的最稳定吸附方式是paired end-bridge构型. 能带结构分析结果可知, 吸附构型以及吸附分子的覆盖度均对Ge(001)表面带隙有较大影响, 其原因在于费米能级附近的能带主要来自表面二聚体的Ge原子, 它们与表面Ge原子的配位环境密切相关, 而后者又取决于分子的吸附方式和覆盖度. 对于相同的吸附方式, 乙烯和乙炔分子具有类似的吸附行为和电子结构. 此外, 还进一步与Si(001)表面的研究结果进行对比.     

首次发现过价CLi_6

约10年前预言的过价分子CLi_6首次在气相下被观察到,而且似乎相当稳定。日本原子能研究所化学家宫藤博司是用质谱仪对高温(1000K左右)下在固态二锂乙炔(Li_2C_2)上形成的奇异核素进行探测时发现的。据宫藤计算,CLi_6里C-Li键的结合能约为     

一种温和高效的钯催化乙炔的环三聚

乙炔是石油化工的重要产品之一,乙炔分子中存在高活性的π电子体系,具有很高的反应活性。许多催化体系包括过渡金属催化剂、非金属催化剂等可以催化活泼的乙炔发生环三聚反应,得到重要的化工原料苯。作者首次利用氯化钯作为催化剂催化乙炔环三聚,在很温和的条件下高效率地实现了这一反应。     

Lewis碱稳定的硼代苯与亲二烯体的Diels-Alder反应的理论研究

采用密度泛函理论方法在B3LYP/6-31G(d)水平上研究了Lewis碱稳定的硼代苯与一些亲二烯体的两种可能的Diels-Alder反应的微观机理和势能剖面, 并研究了反应的溶剂效应和取代基效应. 计算结果表明, 一部分反应以直接的近同步的协同方式进行, 而在另一部分反应中, 两个反应物分子先形成分子间复合物, 然后再经过协同的过渡态生成产物. 与气相中相比, 二氯甲烷溶剂使所研究的大部分反应的活化能垒有所增加. 在乙炔或乙烯分子中分别引入吸电子基团CO2Me或CN能显著降低反应的活化能垒. 形成一个C—B键的杂Diels-Alder反应都比相应的Diels-Alder反应在热力学和动力学上容易进行, 这与实验结果一致.     

几个无机化学问题的解答（续一）

为什么双键和三键上能在少数元素的原子间存在?为什么碳碳三键和双键不稳定,容易通过加成反应转变成单键,而氮氮三键却很稳定,不能起加成反应。共价键有σ键和π键两种,π键又有p-pπ键,p-dπ键,和d-dπ键等类型。但是一般讲双键是指一个σ键和一个p-pπ键,三键是指一个σ键和二个p-pπ键。往往不把d电子参加成键情况包括进去。因此我们的讨论,也限于这个范畴。     

苯乙炔聚合反应的研究

研究了用苯甲酰过氧化物作引发剂的苯乙炔的聚合作用。当引发剂的用量为单体的1克分子％以下时,在60°,聚合作用很少进行,当引发剂的用量为2—4克分子％时,聚合作用明显地发生。当温度由60°升高到130°时,聚合速度显著地增加。所得聚合物的平均分子量为600—1500。红外光谱显示聚合物分子中有C_6H_5COO—端基的存在。在160°聚合产物的红外光谱中,C=O和C—O键的特征吸收基本上消失。 苯乙炔的热聚合在100°以下很少发生,在100—160°,聚合速度随温度升高而迅速增加。 三氟化硼不论在室温或较低温度可以引起苯乙炔的急骤聚合,所得聚苯乙炔的平均分子量在2000以上。 测定了几种聚苯乙炔样品的红外光谱,其中除引发聚合产物显示的苯甲酰氧基的C=O与C—O键的特征吸收外,其余均颇类似。与Okamoto等报导的聚苯乙炔的红外光谱相比较,只是在770—700厘米~(-1)区域内有微小的差异,而光谱的绝大部分是十分类似。因此可以认为,本文中报导的用几种不同的方法所得到的聚苯乙炔很可能具有相同的键结构:     

石墨炔对乙烷、乙烯和乙炔分离性能的分子模拟

乙烯作为重要的化工原料,在传统蒸汽裂解生产乙烯的过程中,会产生乙炔、乙烷等副产物,如何有效地将这三种烃类气体分离至关重要。本文基于密度泛函理论系统探究了石墨炔膜对三种气体的吸附、选择和渗透性能,并结合吸附作用分析和约化密度梯度分析,探索了三种气体分子穿透过石墨炔膜的相互作用类型、强度以及作用区域,并给出了分离性能的量子力学解释。结果表明,石墨炔膜常温下对乙炔/乙烯、乙炔/乙烷、乙烯/乙烷的选择性分别可以达到2×10~5、4×10~7、165;乙炔在常温下的渗透率约为6.54×10~(-5) mol/(m~2·s·Pa),高出工业标准约五个数量级,乙烯渗透率在400 K左右时达到工业标准。通过量子力学角度分析,气体分子与石墨炔膜相互作用区域在气体分子与石墨炔骨架上的中心位置之间,作用类型主要表现为范德华作用,随着气体分子逐渐穿透靠近石墨炔膜的过程中,相互作用逐渐增强,作用强度乙炔乙烯乙烷,与能垒计算结果保持一致。     

乙烯、乙炔和苯与氨基锂间的π型锂键相互作用

分别在DFT-B3LYP和MP2/6-311++G**水平上求得乙烯、乙炔和苯与氨基锂锂键复合物势能面上的3个几何构型. 频率分析表明,3个构型均为稳定构型. 计算结果表明,形成锂键复合物后,质子供体N(2)- Li(4)的键长明显增大,且其伸缩振动的频率发生了不同程度的红移. 分别在乙烯…氨基锂、乙炔…氨基锂和苯…氨基锂三种复合物中,经MP2/6-311++G**水平计算的同时含基组重叠误差(BSSE)和零点振动能校正的单体间锂键相互作用能分别为-26.04、-24.86 和 -30.02 kJ·mol-1. 自然键轨道理论（NBO）分析表明单体间的弱相互作用属于π-s型锂键.     

脉冲电晕等离子体作用下甲烷“超平衡”转化制乙炔和氢

常温常压下将脉冲电晕等离子体作用于纯甲烷时, 其产物主要是乙炔和H₂. 当能量密度范围为194~1788 kJ/mol时, 可同时获得7%~30%的乙炔单程收率和6%~35%的H2单程收率. 该结果分别高于100 kPa, 1100 K温度下乙炔和H₂的热力学平衡收率(分别为5.1%和3.8%), 故脉冲电晕等离子体是在常温常压下实现甲烷“超平衡”转化制乙炔和氢的一种十分有效的手段. 在339~822 kJ/mol能量密度范围内, 脉冲电晕等离子体作用下纯甲烷转化产物的碳分布中, 乙炔占86%~89%, 乙烷和乙烯各仅占4%~6%, C₃约占2%, C₄约占1%. 将之与相同条件下纯乙烷、纯乙烯转化产物的碳分布比较可推知, 脉冲电晕等离子体作用下甲烷分子与荷能电子碰撞形成CH_x自由基后并行存在着三条形成乙炔的途径: 其一为直接形成乙炔; 其二为经初级产物乙烯脱氢形成乙炔; 其三为经初级产物乙烷脱氢形成次级产物乙烯再至乙炔.