PBL教学法在结构化学休克尔分子轨道理论教学中的应用

休克尔分子轨道理论是结构化学课程中的重要内容,可预测或解释共轭分子性质、电子光谱等问题。其与势箱中粒子运动模型、分子轨道理论、分子对称性等知识点关联密切,综合性强。在该理论教学过程中运用问题式教学法(Problem-Based Learning,PBL),以典型问题引导学生自主学习,在循序渐进的问题中,学生的思考意识逐步增强,知识综合能力可得到有效提升。     

具有重复单元的共轭分子的量子化学计算及其应用(下)

三、同系线性规律关于同系线性规律国内许多科学工作者都做过工作,首先从实验中总结了一些规律,也有从量子化学上加以理论推导。所谓同系分子就是指同一类分子只是重复单元数不同,例如多烯烃,两个碳是乙烯,四个碳是丁二烯,六个碳是已三烯等等,就属于同系列的。具体还可分偶多烯烃和奇多烯烃,这里讨论的奇多烯烃实际是自由基,因此偶的为一类,奇的为一类。对多炔烃也是一样有奇偶之分。对同系物还可以有不同的端基,如—CHO;—COOH等。对同系物分子而言,它的某些物理性质同n的一个函数F(n)有关(n代表重复单元数目),其中有些性质和这个函数成直线关系,称为同系线性规律。但不是所有物理性质都有同系线性规律,     

Hückel分子轨道计算的割键法则及其应用

对于共轭分子的H(?)ckel分子轨道和能级计算,唐敖庆等提出了图论法.在前人的工作基础上,本文提出割键法则.文中首先引入键率的概念,将轨道系数和能级的计算问题转化为键率和能级的计算问题.遵守文中建立的割键法则,割断分子结构图中若干个键,同时改造原子的库仑积分,就能将复杂的分子结构图用互相独立的子图集合来代替.每个子图的久期行列式都应等于零.据此,就能建立起以能级和键率为未知数的方程组(称为键率方程组),解之即得能级和键率.由于子图结构简单,所以应用此法可使计算工作大为简化,此法广泛地适用于各种复杂的共轭分子.文中以杂基多基分子为例进行了计算.     

计算化学在分子轨道教学中的应用

分子轨道理论是理解分子电子结构与微观性质的重要理论之一,也是本科生与研究生结构化学教学中的重点与难点。学生对原子轨道组合形成分子轨道、分子轨道能级交叉混合等知识的理解缺乏形象直观、定量的认识。本文通过基于量子化学或密度泛函理论的Gaussian 03计算软件,计算、绘制并分析了F_2、O_2、N_2、HF、CO等的分子轨道能级图,将学生较难理解的内容定量、直观地呈现出来,形象地解释了分子轨道成键原则与电子填充原则等分子轨道理论中的重难点,加深了学生对分子轨道理论的理解,特别是sp轨道混杂导致的σ_(2p_z)与π_(2p)轨道能级交叉这一难点,激发了学生学习的主动性和积极性,提高了教学质量。在此基础上,利用分子轨道理论分析了CO_2的电子结构,使学生学会应用分子轨道理论解决实际问题,巩固了相关课堂理论知识。     

一种改进的休克尔分子轨道模型预测纯碳环分子稳定结构

从动力学和统计热力学角度介绍了BET方程中C的物理意义,分析了C的大小对吸附等温线形状的影响,推导了吸附等温线上拐点、B点位置和C大小的关系以及达到单程吸附量时C与相对压力、覆盖表面分数的关系。文章用数学方法介绍了保证C为正值的方法,解释了数据分析中的一个常见现象,还从BET方程的数学形式及物理意义探讨了C的下限。     

分子轨道计算应用于核化学与同位素化学

随着量子化学计算技术的发展,用量子化学来定量地处理和解决科学问题的对象愈加广泛。本文简单地介绍了分子轨道(简称MO,下同)计算应用于核化学、放射化学和同位素化学,诸如对萃取剂性能的理论分析、放射核素衰变对分子稳定性的影响、同位素效应的计算和在核药物化学中的应用。     

Eπ的新定义和分子的稳定性

本文分析了几类共轭体系的E_π(HMO)随N变化的规律,提出了按不同顶点度的碳原子数作为参量,由此定义了具有明确结构意义的E_π.文中根据这种新的判据,对多种类型共轭体系一百多个分子的稳定性作出了理论的解释.     

关于含杂HMO中参数h,k的研究

本文对含杂HMO的参数h,κ在较大范围内进行了系统的计算,并设法造一函数F(h,κ)将得到的总π电子能与化合物的原子化热数据进行比较。结果表明,即使对于杂原子二元取代苯的三种异构体面言,对于相同的杂原子都不存在普适的h,κ。计算结果也表明,h,κ参数在一定范围内变动时,对HMO结果在定性方面不会带来实质性的影响.     

单Slater行列式波函数的能量表示式的简化及其应用

本文简化了单Slater行列式型波函数的电子总能量表达式, 对闭壳层体系. 利用该式进行从头计算, 可以不涉及分子轨道系数、密度矩阵等概念, 数学模型比较简单, 能够保证计算过程有选择地收剑到指定的激发态. 并能迅速判断旋转的角度. 但因为需要进行四维变换, 限制了对大基组分子的应用. 本文对开壳层体系自旋非限制的Hartree-Fork计算, 也推导了类似的公式.     

平面型1,1-二锂代环丙烷比四面体型稳定的原因

在3-21G/Dunning基水平的量子化学"从头计算"基础上,绘制平面型1,1-二锂代环丙烷(PDCP)的A~1及B~2对称块中各分子轨道的波函数等值线图及PDCP和TDCP (四面体型)B~1和A~2对称块中各分子轨道示意图,并且求出PDCP及TDCP中各价电子i对于各种键A-B的f~i,A-B值.得到结论:由f~i,A-B所得定量结论与上述两种图形所得定性结论是完全一致的.再一次证明用f~i,A-B定量表达i价电子对A-B键中结合力贡献的合理性.把这些图与f~i,A-B数据结合起来分析,可和是结论:PDCP比TDCP稳定的主要原因在于前者的几何条件有利于A~1中σ-σ、B~2中σ-pscudo-π和B~1及A~2中π-π共轭效应的发生,使得PDCP中(C(1)-Li键远强于TDCP中的C(1)-Li键.     

分子的能级模式指标

以代数学中的惯性定理为基础, 用分割技术使邻接矩阵约化, 借助图形表述,一般地求出分子的成键、非键。反键轨道数序列, 预测其态分子的电子数和价态、而无需获得能级和分子轨道的详细数字结果, 示范处理了一些非交替烃, 多而体原子簇和C~60异构体。     

螺旋对称(n1)构型高分子的LCAO/TO-LCTO/HO-LCHO/PO处理 I. 21 螺旋对称高分子能带的计算

螺旋高分子不同具有平移对称性, 而且有转动称性. 我们用一种新的线性组合方法LCAO/TO-LCTO/HO-LCHO/PO(T---translation-periodic, H---helix-periodic)推导了螺旋对称高分子的久期方程, 使它的的建立和求解都大大为简化, 并使其阶数从nxP(n为螺旋轴的重数,也表示平移单元中包含的螺旋单元数; P为每个螺旋单元中的原子轨道数)降为P阶. 本文还制定了直接解复广义本征值问题的EHMO 计算方案. 以聚乙烯和聚乙炔为例做了电子能带结构的计算.