量子化学奠基人之一——查尔斯.阿尔弗雷德.库尔森

查尔斯·阿尔弗雷德·库尔森是量子化学领域的杰出研究者,也是“英国量子化学学派”的领导者。他将分子轨道理论应用于化学键、分子电子结构和分数价概念,并发展了许多数学技术来解决化学和物理问题;他的著作《原子价》被认为是用于量子化学教学的杰作。库尔森无疑为提升量子化学在当今化学中的作用做出了巨大贡献。本文就库尔森的生平、求学经历及其对量子化学的贡献进行了论述。     

地方城市空间要素规划建设时序研究:以清代台湾省为例*

Cr/PNP催化乙烯选择性齐聚反应制短链线性α-烯烃(LAOs)技术是近年来发展极为迅速的研究方向,其中关于反应微观机理的研究对高性能催化剂设计和研发具有重要意义.通过使用量子化学计算与实验相结合的方法,可以获得对催化反应过程更为深刻的认识.我们主要从理论计算研究的角度,总结了铬系催化剂催化乙烯选择性齐聚研究中取得的最新成果.主要内容包括反应过程中催化剂的氧化态[Cr(Ⅰ/Ⅲ) vs Cr(Ⅱ/Ⅳ)],反应路径中单乙烯和双乙烯配位的竞争,配体的空间结构和电子效应,自然键轨道理论(NBO)以及H_2效应对催化体系的影响等.     

一本优秀的量子化学教材

由徐光宪、黎乐民、王德民和陈敏伯共同编著的《量子化学———基本原理和从头计算法》成书于20世纪80年代,正值我国恢复研究生培养制度,急需量子化学课程的研究生教材之时。全书分上、中、下三册,分别于1980、1985和1989年由科学出版社出版。近期,经过作者的认真订正和补充,该书的第二版即将出版(上册现已出版)。总的说来,该书在编写理念、内容编排和习题设计等方面都表现出独到之处,在国内外同类教材中独树一帜。该书显著特点之一是深入浅出,适用性强。针对化学专业研究生数理基础相对比较薄弱的情况,在该书的上册除详细地阐述了量子力学…     

Correlation Study on Sweetness of Amino Acid with Different Configurations and Quantum Chemical Parameters

1 INTRODUCTION Since the introduction of QSAR by Hansch and Fujita in 1964, Deutsch and Hansch have quickly used it in the study of nitrophenylamine sweet reagents. They found good correlation between their distribution coefficients in octanol/water system and sweetness degree. Subsequently, they detected that vibration of aroma-substituent compounds has so- mething to do with sweetness. Henceforth, statistic correlations between structure and sweetness ofseries compounds have been inv…     

Gaussview在化学教学中的一些应用

Gaussian量子化学计算程序包是美国Gaussian公司开发的一个功能强大的量子化学综合软件包。可执行各类不同精度的分子轨道计算(包括Hartree-Fock水平从头算(HF)、Post-HF从头算、密度泛函理论(DFT)以及多种半经验量子化学方法),进行分子和化学反应性质的理论预测。目前已成为国     

氨基酸官能团的太赫兹振动模式研究

对比于氨基酸的红外分析法,太赫兹波的电子能量更低,可实现无损检测。氨基酸分子内原子振动、分子间氢键的作用、以及晶体中晶格的低频振动均处于太赫兹波段,使其在太赫兹波段具有吸收峰,且不同的氨基酸分子太赫兹吸收峰不同,故可用氨基酸在太赫兹波段的这种“指纹特性”实现氨基酸类物质的定性分析。量子化学分析方法可以应用量子力学的基本原理和方法,研究稳定和不稳定分子的结构、性能及其之间的关系,还可以针对分子与分子间的相互作用、相互碰撞及相互反应等问题进行研究。通过量子化学计算方法计算氨基酸分子的太赫兹吸收谱,可以为氨基酸分子的太赫兹吸收峰匹配分子振动模式,对氨基酸定性分析有一定参考性与指向性,并为实验获取的样品太赫兹时域光谱提供理论支撑,在实验获得太赫兹吸收谱的基础上进行量子化学计算,还能为实验结果进行验证。首先利用太赫兹时域光谱技术获取了谷氨酰胺、苏氨酸、组氨酸的太赫兹吸收谱,分别构建这三种氨基酸样品在实物中以两性离子形式存在的单分子构型,利用量子化学计算方法在完成结构优化后进行太赫兹吸收谱模拟计算。计算结果表明三种氨基酸单分子的太赫兹吸收谱计算结果与实验获取的太赫兹吸收谱差异较大,但在高频段吸收峰峰位基本吻合。通过GaussView分别查看了这三种氨基酸分子在太赫兹段内的吸收峰对应频率处的振转情况,发现在高频段内三种氨基酸分子官能团均只发生转动而未见振动,并且转动模式基本一致。通过对氨基酸官能团的太赫兹吸收谱进行量子化学计算,将官能团在高频段内吸收峰对应频率处的振转模式与三种氨基酸分子在该段内吸收峰对应频率处的振转模式做了对比。研究表明,在氨基酸单分子构型下由量子化学方法计算所得的太赫兹吸收谱中,高频段内计算得出的模拟吸收峰与实验获取的太赫兹吸收峰基本吻合;振转模式分析发现,谷氨酰胺、苏氨酸、组氨酸在太赫兹高频段内的氨基酸官能团振转模式相同,三种氨基酸分子在高频段内的吸收峰主要来源于氨基酸官能团。因此,结合量子化学计算与太赫兹吸收谱可以实现氨基酸类物质的定性分析。     

α-Keggin结构钼硅四电子杂多蓝的量子化学研究

采用半经验的INDO法,首次完成了α-Keggin 结构钼硅四电子杂多蓝K~ 3H~ 5[Simo^v~4-Mo^Ⅵ~8O~4~0].12H~2O量子化学计算,获得102个成键轨道和68 个反键轨道,轨道能级,键序及电荷等数据,证明了杂多酸盐还原产物杂多蓝,还原后Keggin结构阴离子中各原子上电子云密度重新分配,产生一定程度的结构畸变, 但仍保持α-Keggin结构,最高占据轨道由组成分子的各原子轨道组成,其中的桥氧(O~b'O~c)成分较多,表明O~b'O~c为分子中的主要化学活性点HOMO和LUMO为负值, 表明仍可进一步接受电子生成四电子以上的杂多蓝,Muliken分析进一步证明了还原钼原子的位置.     

手性锌卟啉的热力学性质及其理论计算研究

通过紫外-可见光谱滴定法和圆二色光谱法，对手性锌卟啉化合物(ZnP)与4种咪唑类小分子的轴向配位反应的热力学性质进行了研究。测定的热力学数据和圆二色光谱的实验结果显示，配位常数按K(2-MeIm)>K(Im)>K(N-MeIm)>K(2-Et-4-MeIm)的顺序依次减弱，咪唑类配体的轴向配位能力按2-Et-4-MeIm<N-MeIm量子化学计算的结果从理论上对咪唑类配体的轴向配位能力给予合理的解释。     

三硝基苯-对位取代苯酚负离子荷移复合物从头算研究

运用G94W量子化学程序,在HF/3-21G基组水平上对三硝基苯-对位取代苯酚(取代基:CH~3O-,CH~3-,Cl-)负离子的电荷转移复合物进行从头计算。把电荷转移复合物看成一个超分子,研究该系列复合物的稳定性、电荷转移及几何构型等规律。计算结果表明,苯酚负离子供电中心O沿一倾角指向三硝基苯中的任意相邻两个硝基之间的C位置上,复合物的稳定性按对位取代苯酚取代基CH~3O-,CH~3-,Cl-的次序减小,与实验规律相一致。计算结果还表明,形成该系列复合物具有明显的电荷转移,其稳定性与电荷转移量有关等。     

甲基丙烯酸二甲氨基乙酯类离子液体 对Q235钢的缓蚀性能

以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为母体、 对氯甲基苯乙烯为季铵化试剂, 合成了一种具有疏水结构的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯型离子液体(DEMA). 通过失重实验、 电化学分析、 原子力显微镜(AFM)、 接触角测试和量子化学计算等研究了DEMA在1 mol/L盐酸中对Q235钢的缓蚀性能, 并揭示了其在Q235钢表面的吸附行为和吸附机理. 失重实验结果表明, DEMA在盐酸中对Q235钢具有优异的缓蚀效果, 且在较高温度(60 ℃)下也能保持高效吸附; 电化学实验结果与失重测试结果一致; 接触角测试结果表明, DEMA可明显增强Q235钢表面的疏水性; 分析热力学参数可知, DEMA在Q235钢表面的吸附为自发、 放热过程, 符合Langmuir等温式, 且以化学吸附为主; 量子化学计算结果证实DEMA的结构中包含大量吸附活性位点.