试论范德瓦耳斯气体

物理学中的范德瓦耳斯体积改正量b不应当是分子体积总和b1的4倍。分子的自由活动空间不仅与分子体积总和、分子处于最紧密状态时的间隙有关,还与分子本身的运动有关。研究的结论是体积改正量b为分子体积总和b1的2.7倍。     

三维超分子化合物(C_(20)O_2H_(14))(C_(12)N_2H_8)的合成、晶体结构与荧光性质

合成了一个三维超分子化合物(C20O2H14)(C12N2H8)(命名为BP1),通过元素分析、红外光谱、核磁共振氢谱和X射线单晶衍射对其结构进行了表征,结果表明分子之间通过氢键和π-π堆积弱的相互作用形成超分子化合物。对所有合成的超分子化合物进行了紫外光谱和荧光光谱的测试。在室温DMSO溶液中,当激发波长为342 nm时,化合物在373 nm处有一强发射峰,呈现紫色荧光,这可以归属于分子内的π*→π跃迁。X射线单晶衍射分析结果表明,该超分子化合物属于三斜晶系,P1空间群,晶胞参数a=1.087 8(2)nm,b=1.125 2(2)nm,c=1.168 0(2)nm,α=97.89(3)°,β=110.91(3)°,γ=109.62(3)°,V=1.203 2(4)nm3,Z=2,R1=0.053 1,wR2=0.163 4,GOF值为1.034。     

范德瓦耳斯方程中的b和斥压强

普通物理中讨论范德瓦耳斯方程时,从气体分子的刚球引力模型出发,考虑了实际气体分子的体积引入了改正量b。同时认为确切地讲,b是分子间斥力所引起。[1]但是,究竟改正量b和分子间斥力有什么关系,则没有说明。本文从分子的刚球引力模型出发定量的讨论了b和分子间斥力引起的压强的关系,并导出范德瓦耳斯方程。证明范氏方程中的b约等于一摩尔气体分子体积的四倍。最后用刚球引力模型对范氏气体的内能作了说明。 (一)从一个思考题谈起[2] 题目:在讨论理想气体的压强时,设想在气体内取一小截面 dA,则两边气体通过截面 dA互施压力,试从分子运动论…     

基于共掺杂调控C32多极矩的二阶非线性光学响应

基于密度泛函(DFT)理论,采用CAM-B3LYP方法,以C₃₂分子为多极矩构建骨架,设计了两类替位式共掺杂的富勒烯衍生物C₂₈B₂N₂和C₂₈B₂P₂,共16种同分异构体,并对它们的电子性质、线性极化率α和一阶超极化率β进行研究。结果表明,掺杂后分子的HOMO-LUMO能隙变小,C₂₈B₂P₂的α和β值均大于C28B2N2系列。其中偶极分子具有大的β值,八极分子则有较小的β值,筛选出具有优异的二阶非线性光学(NLO)响应特性的结构。含时密度泛函理论(TD-DFT)的结果表明,与C₃₂相比,掺杂后所有结构的吸收光谱的响应范围变宽,最大吸收强度减弱,且最大吸收波长的位置发生红移或蓝移。基于完全态求和(SOS)方法,分别用二能级或三能级公式解释了两类共掺杂结构中β值最大的来源,并且证明了与之有关的电子激发类型为π→π*激发。     

Al(N3)3和P(N3)3结构与性质的理论研究

在B3LYP/6-311++G(3df)理论水平,对二元叠氮化合物Al(N3)3和P(N3)3进行密度泛函理论计算研究,获得其稳定分子的几何构型、电子结构、红外光谱以及稳定性。研究结果表明,P(N3)3分子中的磷原子拥有一对孤对电子,给予临近氮原子(Nα)上的孤对电子较大斥力,从而使其表现出三角锥形结构特征,而Al(N3)3表现为平面三角形结构特征。自然键轨道分析表明,Al–Nα和P–Nα键本质上均属于共价键。与叠氮自由基相比较而言,Al(N3)3和P(N3)3的每个叠氮基内部的总成键度显著增大,从而导致N3基的振动频率发生明显蓝移。前线分子轨道能级差和叠氮自由基键离解能的计算结果均表明Al(N3)3比P(N3)3更稳定。     

共轭链对具有特殊电荷转移结构分子超极化率的影响

近年来实验发现扭曲型分子内电荷转移(TICT)分子具有独特的分子内电荷转移机理和不同寻常的NLO响应系数.本文在MP2/6-311++G(d,p)水平上,结合有限场方法系统探讨了不同共轭链及共轭链长度对TICT分子一阶超极化率β的影响,并与传统D-π-A分子相比较.研究表明,共轭链对TICT分子与传统D-π-A分子β影响不同,且随着共轭链增长,TICT分子β提高更为显著.特别是共轭链为苯环的P4分子,当苯环重复单元数n=3时,其β远远大于其它具有不同共轭链的分子.     

Al(N3)3和P(N3)3结构与性质的理论研究

在B3LYP/6-311++G(3df)理论水平,对二元叠氮化合物Al(N3)3和P(N3)3进行密度泛函理论计算研究,获得其稳定分子的几何构型、电子结构、红外光谱以及稳定性.研究结果表明,P(N3)3分子中的磷原子拥有一对孤对电子,给予临近氮原子(Nα)上的孤对电子较大斥力,从而使其表现出三角锥形结构特征,而Al(N3)3表现为平面三角形结构特征.自然键轨道分析表明,Al-Nα和P-Nα键本质上均属于共价键.与叠氮自由基相比较而言,Al(N3)3和P(N3)3的每个叠氮基内部的总成键度显著增大,从而导致N3基的振动频率发生明显蓝移.前线分子轨道能级差和叠氮自由基键离解能的计算结果均表明Al(N3)3比P(N3)3更稳定.     

α、β-并三噻吩衍生物分子的电子光谱与三阶非线性光学性质

采用密度泛函理论B3LYP/6-31+G(d,p)方法对二聚α、β-并三噻吩衍生物的15个分子(a~g2)进行几何构型优化,对其最优构型采用TD-DFT(TDB3LYP/6-31+G(d))计算电子吸收光谱,用有限场FF方法及自编程序计算三阶非线性光学(NLO)性质.计算结果表明,在乙烯分子(反式)两侧分别引入α-并三噻吩、β-并三噻吩基团(c分子)比单纯引入相同的α-并三噻吩(a分子)或β-并三噻吩(b分子)基团,更有利于增大其三阶非线性光学(NLO)性能.在含乙烯桥二聚α、β-并三噻吩(母体分子)结构的末端,端接含C=C或C≡C的基团(如-C≡CH与-C=C(CN)_2),与端接吸电子基F原子或给电子基-N(CH_2CH_3)_2相比,能隙降值减小,最低能量吸收波长明显红移,其三阶NLO系数γ值达10~6数量级个原子单位(10~(-33)esu),显示出良好的三阶非线性光学性能,可设计成为性能良好的三阶非线性光学材料.     

共轭链对具有特殊电荷转移结构分子超极化率的影响

近年来实验发现扭曲型分子内电荷转移（TICT）分子具有独特的分子内电荷转移机理和不同寻常的NLO响应系数。本文在MP2/6-311++G(d,p)水平上,结合有限场方法系统探讨了不同共轭链及共轭链长度对TICT分子一阶超极化率β的影响,并与传统D-π-A分子相比较。研究表明,共轭链对TICT分子与传统D-π-A分子β影响不同,且随着共轭链增长,TICT分子β提高更为显著。特别是共轭链为苯环的P4分子,当苯环重复单元数n=3时,其β远远大于其它具有不同共轭链的分子。     

罗格列酮二甲双胍加合物的合成及表征

报道了罗格列酮二甲双胍加合物(Rosiglitazone metformin adduct)的合成,红外和晶体结构,罗格列酮二甲双胍加合物属于单斜晶系,空间群为P-1,晶胞参数:a=0.6967(2)nm,b=1.1282(3)nm,c=1.7208(5)nm.α=72.374(6)°,β=81.835(6)°,γ=74.140(6)°,晶胞体积V=1.2374(6)nm3,晶胞内分子数Z=2.罗格列酮与二甲双胍之间的氢键为N(6)-H(6B)…O(2)(-x+1,-y,-z+1):0.2893(7)nm,N(8)-H(8C)…N(1)(-x+2,-y,-z+1):0.2951(7)nm,N(7)-H(7B)…O(1) (x-1,y,z):0.2883(6)nm,晶态下分子间以氢键作用力和范德华力维系其空间稳定性,罗格列酮分子内无氢键,二甲双胍分子内及分子间均有氢键联系.     

α、β-并三噻吩衍生物分子的电子光谱与三阶非线性光学性质

采用密度泛函理论B3LYP/6-31+g(d,p)方法对二聚α、β-并三噻吩衍生物的15个分子(a～g2) 进行几何构型优化，对其最优构型采用TD-DFT(TDB3LYP/6-31+g(d))计算电子吸收光谱，用有限场FF方法及自编程序计算三阶非线性光学（NLO）性质。计算结果表明，在乙烯分子(反式)两侧分别引入α-并三噻吩、β-并三噻吩基团(c分子)比单纯引入相同的α-并三噻吩(a分子)或β-并三噻吩(b分子)基团，更有利于增大其三阶非线性光学(NLO)性能。在含乙烯桥二聚α、β-并三噻吩 (母体分子)结构的末端，端接含C=C或C≡C的基团（如-C≡CH与-C=C(CN)2），与端接吸电子基F原子或给电子基-N(CH2CH3)2相比，能隙降值减小，最低能量吸收波长明显红移，其三阶NLO系数  值达106数量级个原子单位(10-33 esu)，显示出良好的三阶非线性光学性能，可设计成为性能良好的三阶非线性光学材料。     

范德瓦耳斯气体体积修正的新计算方法

范德瓦耳斯方程能够较好地描述实际气体的热力学过程,方程中的参数b是因实际气体分子的体积而引入的修正量.本文通过考察分子之间的相互碰撞事件,计算得到了范德瓦耳斯气体体积的修正值,约等于1 mol气体所有分子体积总和的4倍,结果与其他方法得到的结果一致.这是一种新的计算思路和方法.     

具有双分子结构的[2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并噻唑]锌的单晶结构和光学性能(英文)

合成了一种具有双分子结构的[2-(5-甲基-2-羟基苯基)苯并噻唑]锌[Zn(5-MeBTZ)2]。通过X射线单晶衍射的方法确定了它的分子结构。单晶数据如下:空间群为三斜,P-1晶系,a=0.971 9(2)nm,b=1.124 8(2)nm, c=1.190 2(2)nm;α=73.099(3)°,β=81.498(3)°,γ=76.476(3)°。两个分子间存在有π-π相互作用。Zn(5-MeBTZ)2具有良好的热稳定性,熔点为319℃。以Zn(5-MeBTZ)2为发光层,NPB为空穴传输层材料的双层结构器件的电致发光光谱有较大的半峰全宽,几乎覆盖整个可见光区域。这种宽的EL谱是由于在NPB和Zn(5-MeBTZ)2界面的激基复合物产生的。优化的OLED器件结构和性能将在以后的论文中介绍。     

2,4,6-三甲氧基苯-1-O-D葡萄糖苷的核磁共振谱的理论研究

应用规范不变原子轨道GIAO法,分别在HF/6-311+G(2d,p)//B3LYP/6-31G(d)和HF/6-311+G(2d,p)//B3LYP/6-31G(d,p)水平上,计算了从卫茅科南蛇藤属植物苦皮藤中分离鉴定出的2,4,6-三甲氧基苯-1-O-D葡萄糖苷(化合物1)的α和β分子构型的1HNMR和13CNMR的化学位移值,并对理论计算值与实验值的误差进行了统计分析,其中β分子构型的计算值与实验值较为接近,结合α和β分子构型的总能量计算值,预测化合物1分子应择型于β构型,即为2,4,6-三甲氧基苯-1-O-β-D葡萄糖苷,这与根据糖的端基质子化学位移和耦合常数实验值(δH=4.81,J=7.3Hz)推断的结论相吻合,进一步说明理论计算的合理性.     

H_1~ ,H_2~ ,H_3~ 和He,Ne,Ar碰撞过程中的巴耳末系H_α,H_β,H_γ发射

实验利用TN-1710光学多道分析系统(OMA),对H_1~ ,H_2~ ,H_3~ 和He,Ne,Ar碰撞过程中产生的巴耳末系H_α,H_β,H_γ发射进行了测量,入射离子H_1~ ,H_2~ ,H_3~ 的实验室能量范围为50—150keV。本文给出H_α,H_β,H_γ谱线的发射截面。实验结果表明:在H_3~ 离子和He,Ne,Ar原子碰撞过程中,H_α的发射截面分别比H_2~ ,H_1~ 离子和He,Ne,Ar原子碰撞过程的大,也就是说,电子俘获几率,前者比后者大,而H_1~ 离子和He,Ne,Ar原子碰撞过程的最小。     

Li_2K(IO_3)_3与Li_2NH_4(IO_3)_3的晶体结构

本文用X射线粉末法测定了Li_2K(IO_3)_3与Li_2NH_4(IO_3)_3的晶体结构和原子参数。发现Li_3K(IO_3)_3,Li_2NH_4(IO_3)_3与Li_2Rb(IO_3)_3同晶型,属单斜晶系,空间群为P2_1/α,每个单胞含有四个化合式量。室温的点阵常数分别为α=11.198A,b=11.046A,c=8.254A,β=111.53°,及α=11.327A,b=11.078A,c=8.341A,β=111.87°。讨论了二元化合物的形成与离子半径的关系。     

Ca+RBr→CaBr+R(R=CH3,C2H5,n-C3H7)反应的矢量相关和产物的转动取向

采用准经典轨线方法研究了碰撞反应 Ca RBr(R=CH_3,C_2H_5 和 n-C_3H_7)的矢量相关性质和产物 CaBr 分子的转动取向.计算了不同碰量相关撞能情况下产物分子的转动取向参数和反应物与产物之间的矢分布几率函数.矢量相关由角分布函数 P(θ_r)!P(φ_r)和 P(θ_r,φ_r)以及极化相关微分截面来描述.Ca CH_3Br 反应产物 CaBr 的 P(θ_r)峰值大于 Ca C_2H_5Br 和 Ca n-C_3H_7Br 反应产物 CaBr 的 P(θ_r)峰值.对于反应 Ca RBr 的 P(θ_r)在φ_=3π/2处的峰值明显大于φ_r=π/2处的峰值.计算结果表明,在碰撞反应过程中,产物 CaBr 分子的转动角动量不仅发生取向,而且沿着垂直于散射面方向发生定向：产物 CaBr 分子强烈地沿着反应物相对速度方向向前散射；产物分子转动角动量的定向和取向将不同程度地影响产物的散射方向.     

超分子化合物C11H6N2O·H3PO4·H2O的合成与晶体结构

采用水热反应法合成超分子化合物C11H6N2O·H3PO4·H2O,通过元素分析、红外光谱和X射线单晶衍射对其组成、结构进行分析.该化合物属于三斜晶系,空间群P-1,晶胞参数a=0.73350(6)nm,b=0.74191(7)nm,c=1.15692(14)nm,α=96.395(2)°,β=92.9940(10)°,γ=90.3440(10)°,V=0.62477(11)nm3,Z=2,F(000)=308,Dc=1.585g·cm-3,最终偏差因子R1=0.0521,wR2=0.1282.该化合物的不对称单元由3个独立的分子4,5-二氮芴-9-酮、磷酸和水分子构成,氢键连接分子形成三维超分子化合物.     

Ca+CH_3I→CaI+CH_3反应的矢量相关研究(英文)

本文采用准经典轨线方法,在LEPS势基础上计算了Ca+CH3I→CaI+CH3在不同碰撞能下的矢量相关计算了质心系中四个广义极化微分反应截面(2π/σ)(dσ00/dωt),(2π/σ)(dσ20/dωt),(2π/σ)(dσ22+/dωt),(2π/σ)(dσ21-/dωt),k-j′两矢量相关的P(θr)分布、k-k′-j′三矢量相关的极角分布P(φr)以及用θr和φr表示的产物转动角动量的空间分布P(θr,φr).     

气体分子平均自由程公式的历史回顾和新的推论

一气体分子平均自由程是热学中的一个重要概念,现行普通物理教材中有关气体的一些物理常数,如声速、粘滞系数、导热系数、扩散系数等,都和分子平均自由程有直接关系.气体分子平均自由程最早是1858年克劳修斯引入的,现在常用的克劳修斯平均自由程公式为式中d为分子的有效直径,n_0为单位体积内的分子数.1859年麦克斯韦导出了气体分子的速度分布公式,考虑了分子的速度分布因素后,将平均自由程公式修改为,l称为麦克斯韦平均自由程.1873年范德瓦耳斯在研究实际气体的状态方程时,为引入体积改正数b,曾提出分子平均自由程应为比麦克斯韦的平均自由…