类金刚石薄膜sp~2-sp~3轨道杂化的第一性原理研究

以强σ键连接的sp2和sp3杂化碳饱和簇模型,即金刚石和石墨两相和团簇模型为研究对象,通过分子结构、电荷分布、能带结构、电子态密度和分子轨道的第一性原理计算和分析,研究了类金刚石薄膜中sp2-sp3轨道杂化的空间结构稳定性的成键特性等.结果表明,成键过程中由于微扰作用破坏了原子内部"吸引"与"排斥"的平衡关系,使电子云重新分布,而键能大小和电子云的重叠密切相关,因而两相共存对电荷分布和结构均有影响.能带结构分析发现sp2杂化C原子将π键引入,产生π和π*能带使带隙变窄,说明类金刚石薄膜的半导体本质.电子态密度计算结果中费米能级附近出现杂质峰,说明存在中间杂化和/或π态和σ态的转化.     

碳和硅结构化学的比较(续)

3碳原子成键的多样性碳原子能形成多种型式的共价键,这种特性在元素中是独一无二的。碳的电负性为2.5,这表明碳原子既不容易丢失电子成正离子,也不容易得电子成负离子。碳原子的价电子数目正好和价轨道数目相等,这使碳原子不容易形成孤对电子,也不容易形成缺电子键。碳原子的半径较小,在分子中碳原子可以和相邻原子的轨道有效地相互叠加,形成较强的化学键。这些共价键多姿多彩,下面利用较简单的价键理论的杂化轨道概念描述键型,不过真正的成键作用通常是比这些描述更为精巧和更为扩展的。碳原子的典型的杂化作用列于表3中。表3碳原子的杂化…     

NO_2的分子结构

众所周知,NO_2是角形分子,具有顺磁性.但是,对分子中单电子是在中心原子N的未成键的σ轨道上还是在大π键轨道上至今仍然没有统一的看法.大多数的教材和文献上目前比较一致的看法是,N原子采取sp~2杂化或介于sp杂化和sp~2杂化之间,分子中有二个σ键和一个П_3~3大π键,单电子占据大π键轨道     

乙烯和铜石墨嵌合物相互作用的DV—X_α研究

计算结果表明,铜石墨嵌合物Fermi能级附近的轨道能量很接近,构成了一组前线轨道,它们之间可以进行某种杂化,以杂化轨道更好地和乙烯相互作用。烯→金属σ配键作用和金属→烯π反馈作用,对铜石墨嵌合物和乙烯间相互作用强度有几乎相等的贡献。计算(C_2H_4—Cu)(σ=0,+0.45,+1.0)体系,发现随着铜上正电荷增多,烯→金属σ配键增强,金属→烯π反馈键减弱,所以C_2H_4—CuX体系中,σ配键和π反馈键相对强弱取决于铜上的真实电荷数。     

三氧化硫分子杂化轨道的探讨

分别选用量子化学从头算MP2、QCISD、CCSD法和密度泛函B3LYP方法,在6-311++G(3df,3pd)基组水平下对SO_3分子的结构进行了优化比较,结果显示QCISD/6-311++G(3df,3pd)条件下的计算结果最优。在此条件下,用自然键轨道理论(NBO)对SO_3分子的杂化轨道、杂化方式、离域π键进行了研究。结果表明S原子采取sp~2等性杂化,杂化后形成含3对电子的sp~2轨道和1个空的3p_z轨道,O原子采取sp~3不等性杂化。S与O原子之间的σ键为S→O配位键,3个O原子各1对2p_z孤对电子与S原子的3p_z空轨道形成π_4~6离域π键。Mayer键级显示S=O键级为1.77,呈现明显的双键特性。     

C~3~6的结构及其张力的理论研究

在SCF-HF/6-31G水平上,对C~3~6分子进行了非对称性限制下的全优化,对优化的结构使用B3LYP/6-31G计算了1^3^CNMR谱,并分析了它们的电子结构,同时,使用POAV方法,对不同结构异构体的不同碳原子以及不同键型分别进行了张力、再次杂化及π-π轨道夹角分析。     

有机分子中碳原子杂化轨道指数的计算方法

有机分子中碳碳双谜的碳原子以一个s轨道与两个p轨道进行杂化,形成了三个杂化轨道,它们都含有1/3的s成分和2/3的p成分,轨道的轴都在一个平面上,轨道轴的夹角为120°,这就是通常所说的乙烯分子中碳原子的sp~2杂化。显然这种杂化应属于等性杂化。     

锇杂苯的电子结构及芳香性

使用密度泛函理论及片段轨道相互作用分析方法,研究了典型的锇杂苯的电子结构和芳香性.结果表明,锇碳六员环具有较好的环平面性及键的离域性,占据的锇dxz轨道与碳环的3π空轨道之间的反馈π键相互作用,使得环上离域π电子数满足Hückel的4n+2规则,计算的环外质子化学位移、同键反应芳香性稳定化能、绝对硬度和磁化率增量数据均表明锇杂苯具有芳香性.     

旋转双层石墨烯光电器件

正石墨烯是由单层碳原子按六方晶格排布构成的二维原子晶体,碳原子的核外电子以sp~2杂化成σ键,未参与杂化的p_z轨道构成π键。在能带上,π键使石墨烯在费米面附近形成线性狄拉克锥形能带结构1,这一晶格及能带结构使石墨烯的光生载流子可以在非常短的时间内产生和复合(分别50 fs及10 ps量级)~(2,3),因此,石墨烯在超快光电探测上有很大的潜力。目前,基于单层石墨烯的光电探测器工作频率可达40 GHz,理论带宽可达500     

2003年全国高中学生化学竞赛决赛理论试题参考答案

第 1题1%D1　A　BF3,B　NH3,C　F3BNH3,　D　NH4 HCO3,E　 (BN ) x1%D 2　BF3+NH3F3BNH3酸碱加合反应 ,BF3为Lewis酸 ,NH3为Lewis碱 ,　F3BNH3为酸碱加合物。1%D 3　E1 的结构与石墨相似 ,为六方晶系 ,层状结构 ,层中B原子与N原子通过sp2 杂化轨道成键 ,B和N之间的共价键长小于其共价半径之和 ,有部分双键特征 ,层与层之间通过分子间力结合。E2 与金刚石相似 ,为立方晶系 ,B原子与N原子以sp3杂化轨道形成共价单键 ,交替连接形成三维结构。E1 可用作耐高温材料、高温润滑材料和绝缘材料 ,E2 因与金刚石的硬度相似 ,可以…