ABn的节面、分子轨道和能级

考虑到重叠轨道间交角的影响，可将Ｈｅｉｌｂｒｏｎｎｅｒ定性ＨＭＯ理论成功地推广到ＡＢ_ｎ体系。得出了分子轨道中轨道间重叠和节面的分布情况。结果表明原子轨道间的成键作用，以成键和反键二极分化最大为原则。有８ｎ个价电子的ＡＢ_ｎ呈高对称性构型；８ｎ＋２个价电子的ＡＢ_ｎ则呈低对称性构型。     

分子轨道成分的计算

量子化学文献中经常涉及到“分子轨道成分”概念, 然而相应的计算方法却没有普遍得到重视, 甚至存在严重误区. 专门对分子轨道中基函数的成分、原子轨道的成分以及原子的成分这些基本概念和计算方法进行了详细讨论, 通过实例分析比较了不同方法间的差异, 同时指出了计算和分析时需要注意的问题, 给出了在方法选择上的建议.     

定域片断轨道基组的对称化

片断的UHF运算不能保证每个片断轨道具有确切的电子占据数,故Kost定域化是必需的.当片断产生于多键断裂时,在确保目标轨道单占据性的同时,Kost定域破坏了轨道基组的对称性.为此,在Kost定域化后,必须对单占据轨道作2×2对称化旋转后,再作有条件的RHF运算.以乙烯基片断CHCH(波二烯分子中的一个片断)为例,详述了对称化的方法、原理和计算程序.以C-H片断为例,细述三单键片断轨道基组对称化的特殊性.介绍C-HR参考键长选择的判据,探讨键长与选择Gaussian基组大小的关系.     

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。     

通用轨道绘制软件Orbital Viewer及其在教学中的应用

以实例介绍了用轨道绘制软件OrbitalViewer制作原子、分子轨道 3D图形和VRML动画的方法 ,以及这些素材在网络课件和PowerPoint演示中的显示与播放方法     

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.     

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。     

超价分子中的d轨道

通过对一些典型超价分子进行计算和分析,得出了超价分子"d轨道参与"(即外层d轨道杂化和d-pπ键概念)不尽合理的结论,并提出了能与实验事实相符的解释方法。此外,本文还阐述了计算化学中基组d函数与d轨道的关系:二者并不等价。     

一种新的轨道电负性标度

电负性是最重要的化学概念之一 ,1 932年由ＰａｕｌｉｎｇＬ提出 ,并把电负性定义为“原子在分子中吸引电子的能力”。由于这种能力不能用实验直接测定 ,所以不同的学者基于对电负性概念的不同理解 ,提出了不同的电负性标度。这些标度可以分为两类 ,一类与分子中原子的性质相联系 ,如Ｐａｕｌｉｎｇ标度Ｘｐ,Ａｌｌｒｅｄ Ｒｏｃｈｏｗ标度ＸＡ,Ｊａｆｆ啨标度ＸＪ。另一类与孤立原子的性质相联系 ,如Ｍｕｌｌｉｋｅｎ标度ＸＭ,Ａｌｌｅｎ标度Ｘｓｐｅｃ。两类标度的数值基本一致。　　上述各标度中 ,ＸＰ,ＸＡ,ＸＭ,ＸＪ 已为广大化学工作…     

单环多烯烃的离域π分子轨道波函数表达式不是唯一的

探讨了单环多烯烃(CnHn)的π分子轨道(πMO)波函数ψi表达式与分子对称性的相互关系,用HMO法处理单环多烯烃,其离域πMO由于有简并能级出现,相应的波函数ψi的组合系数(Ci)不是惟一的,Ci值的取得与分子的对称面选择密切相关,使得同一分子体系会有不同的波函数表达式出现。     

Electron Momentum Spectroscopy of Valence Orbitals of Cyclopentene: Nuclear Dynamics and Distorted Wave Effect

We report a measurement of electron momentum distributions of valence orbitals of cyclopentene employing symmetric noncoplanar (e, 2e) kinematics at impact energies of 1200 and 1600 eV plus the binding energy. Experimental momentum profiles for individual ionization bands are obtained and compared with theoretical calculations considering nuclear dynamics by harmonic analytical quantum mechanical and thermal sampling molecular dynamics approaches. The results demonstrate that molecular vibrational motions including ring-puckering of this flexible cyclic molecule have obvious influences on the electron momentum profiles for the outer valence orbitals, especially in the low momentum region. For π*-like molecular orbitals 3a'', 2a'', and 3a', the impact-energy dependence of the experimental momentum profiles indicates a distorted wave effect.     

组态相互作用中的特征波函数

提出了完全活性空间组态相互作用方法中对称化算符、本征基、特征矩阵、特征波函数等概念和将多电子波函救按空间与自旋对称分类的统一方法。按此法对称化算符并作用在特征波函数上,再按等价权空间求和即得全组态波函数。因对称性使组态函数中物理因子与几何因子完全分离,可消除了变分求解中多余的变量。特征基化学概念明确,直接对应给定的价键结构。     

Hartree-Fock-Slater Wave Functions and Magnetic Properties of Atoms and Ions

The nuclear magnetic shielding constants (σ) and diamagnetic susceptibilities (χ) of some atoms and ions have been calculated using Hartree-Fock-Slater (hfs ) wave functions. With the shielding data for rare gas atoms a fourth-order polynomial has been fitted for σ_hfs (Z) of neutral atoms. The calculated shielding values for the six sets of isoelectronic closed-shell atoms and ions revealed that in a given isoelectronic series the shielding values vary linearly with respect to Z. It has been found possible to express the nuclear magnetic shielding values of all atoms and ions by the general formula (Z ± n) = σ_hfs (Z) ± n δ_± (Z), where n is the magnitude of the charge on the atom or ion and δ_±(Z) are the polynomials giving the variation of shielding with respect to n at a given Z value for the positive and negative ions, respectively. Using this relation the nuclear magnetic shielding for neutral atoms and singly-, doubly- and triply-charged ions with Z = 2 to 100 have been obtained. Our results on σ_hfs and χ_hfs compare favourably with other available calculations. On a calculé les constantes d'écran magnétique nucléaire (σ) et les susceptibilités diamagnétiques (χ) de quelques atomes et ions à partir des fonctions d'onde de Hartree-Fock-Slater (hfs ). Un polynôme de degré quatré a été adapté aux σ_hfs (Z) d'atomes neùtres avec des données d'écran pour des atomes de gaz nobles. Dans une série isoélectronique donnée les valeurs d'écran calculées varient d'une façn linéaire par rapport à Z. Il est possible d'exprimer les valeurs d'écran magnétique nucléaire de tous les atomes et les ions par la formule générale (Z ± n) = σ_hfs (Z) ± nσ_± (Z), où n est la grandeur de la charge de l'atome ou l'ion et δ_± (Z) sont des polynômes, qui décrivent la variation de l'effet d'écran par rapport à n à une valeur Z donnée, pour les ions positifs et négatifs, respectivement. Avec tette relation-ci on a calculé les constantes d'écran magnétique nucléalre pour les atomes neutres et les ions à charges différentes avec Z = 2 et Z = 100. Nos résultats pour σ_hfs et χ_hfs sont d'accord avec d'autres calculs. Die kernmagnetische Abschirmungskonstanten (σ), und die diamagnetische Susceptibilitäten (χ) einiger Atomen und Ionen sind mit Hartree-Fock-Slater (hfs )-Wellen-funktionen berechnet worden. Ein Polynom vierten Grades wurde für σ_hfs (Z) neutraler Atomen mit experimentellen Abschirmungswerten von Edelgasatomen angepasst. In einer gegebenen isoelektronischen Reihe variieren die Abschirmungskonstanten in linearer Weise mit Rücksicht auf Z. Es ist möglich die kernmagnetische Abschirmungswerte aller Atomen und Ionen mit der allgemeinen Formel (Z ± n) = σ_hfs (Z) ± n δ_±(Z) auszudrücken, wo n die Grösse der Ladung des Atoms oder Ions ist und δ_± (Z) die Polynome sind, die die Variation mit n der Abschirmungskonstante für ein gegebenes Z-Wert der positiven und negativen Ionen beziehungsweise, beschreiben. Mit diesem Ausdruck wurden die kernmagnetische Abschirmungskonstanten neutraler Atome samt einfach, zweifach und dreifach geladener Ionen mit Z = 2 und Z = 100 berechnet. Unsere Resultate für σ_hfs und χ_hfs stimmen mit anderen Berechnungen überein.     

虚轨道定域化

通过引入虚轨道定域化函数，扩展了集居数的定域化方法，在从头算STO－3G水平上用护展后的方法计算无机小分子、烷烃、卤代烷、醇、胺及共轭烃等，结果表明，定域占据轨道与定域虚轨道的系数和能级分布相似的规律。     

化学键合模型概念的发展——从原子和分子轨道到化学轨道

对化学而言,对于连接分子中的原子的力的理论表达,历来一直是一个中心问题.要讨论此问,题,就要预先在概念上对原子与分子有一个清楚的区分,而且要对原子的电子结构有一个适当的表达式.从历史上讲,对物质构成的研究,始于古希腊的德谟克利修斯,经过炼金术时代之后,由拉瓦锡、道尔顿、阿弗加德罗和门捷列夫的缓慢发展,成为了十八至十九世纪的化学.在上世纪初,出现了玻尔的原子理论和量子力学,它不仅标志着现代物理学的开始,而且也标志着量子化学的开始.原子轨道和分子轨道是海特勒-伦敦(HL)和原子轨道-分子轨道线性组合(LCAO-MO)方法中的基本概念,它导致了现代价键理论和哈特里-福克(HF)方法及其扩展方法的出现.电子计算机的发展带来了"计算化学",今天的计算机程序使得真正的结合能预测,甚至在没有使用经验参数的情况下,就成为现实.不过,用非半经验方法来对有合理尺寸和目前化学感兴趣的分子进行精确预测,常常需要惊人的计算量.把HF方法与HL算法合并的、现在称之为哈特里-福克-海特勒-伦敦(HF-HL)的方法,大大减少了在原子轨道或分子轨道从头计算模型中所需要的表达式的长度,这一简化使得对所形成的波函数容易得到解释.双原子分子HX和X2(X为H、He、Li、Be、B、C、N、O、F和Ne)的基态和少数激发态的计算是HF-HL方法的例子.进而,本文表明,HF-HL方法可以从带有一个新型轨道-化学轨道构建的简单波函数来导出,最后,对用化学轨道的初步计算进行了介绍.     

Analytical Evaluation of Multicenter Multielectron Integrals of Central and Noncentral Interaction Potentials over Slater Orbitals Using Overlap Integrals and Auxiliary Functions

Using expansion formulas for central and noncentral interaction potentials (CIPs and NCIPs, respectively) in terms of Slater type orbitals (STOs) obtained by the author (I.I. Guseinov, J. Mol. Model., in press), the multicenter multielectron integrals of arbitrary interaction potentials (AIPs) are expressed through the products of overlap integrals with the same screening parameters and new auxiliary functions. For auxiliary functions, the analytic and recurrence relations are derived. The relationships obtained for multicenter multielectron integrals of AIDs are valid for the arbitrary quantum numbers, screening parameters and location of orbitals.     

对称性轨道的构造

提出1种以配体轨道的旋转性质为基础,并利用群生成元表示矩阵来构造对称性轨道的新方法。讨论了对称性系数之间的相互关系,同时给出群重迭积分的计算过程。     

势箱中粒子的波函数与边界条件

在自由粒子的基础上,讨论了一维势箱中的粒子和圆环上的粒子。分析了边界条件对粒子能级的限制,说明了如何根据边界条件对波函数进行取舍等问题。