谈谈离子键和共价键的区别

关于离子链和共价键的区别,化学家们还没有一致的意见。有一部分化学家倾向于用偶极矩来判别离子链和共价键。例如,鲍林(L.Pauling)认为100％的共价键的偶极矩应等于零,100％的离子键的偶极矩应等于μ_0=qR_0在上式中q为离子的电荷,R_0为核间距离。极大多数的化学键的偶极矩在0与μ_0之间,所以它们既不是100％的共价键,也不是100％的离子键,而是含有一部分离子性成分和一部分共价性成分的混合键或中间类型键。这种中间类型的键称为极性键,而共价键和离子键则是极性键的两个极端。如果极性键的偶极矩等于μ,鲍林假定μ与μ_0的比值可以作为极性键中所含离子性成分的度量,他把这个比值乘以100称为离子性百分数p,即     

SiOM(M=Li,Be,B,Na,Mg,Al)分子结构的DFT研究

利用Gaussian-94计算程序,B3LYP方法,6-311+G(2d)6d基组,对SiOM(M=Li,Be,B,Na,Mg,Al)诸体系的几何结构进行优化.结果表明,M既可与SiO中的Si键合,也可与O键合.第一和第二主族的SiOM体系以折线形构型为最稳定构型,而第三主族则以近直线形或直线形构型为最稳定构型.从Si-O间键长R_SiO、力常数f_SiO及自然键轨道分析可知,第一主族的SiOLi和SiONa的最稳定构型中SiO-M间的离子键成分较大,可近似看作离子键;而对SiOLi,SiOBe,SiOB和SiOMg体系的以Si为中心的构型,M-SiO间的离子键成分很小,不能看作离子键,可认为M与SiO之间存在着弱相互作用     

聚铝碳硅烷纤维预氧化过程组成结构演变的研究

采用热重-差热分析、元素分析、扫描电子显微镜、凝胶渗透色谱、红外光谱和核磁共振等手段, 研究了聚铝碳硅烷(PACS)纤维预氧化过程中组成、结构演变的规律和反应机理. 结果表明, 空气中PACS纤维从210 ℃左右开始与氧发生放热反应; 随着预氧化温度的升高, 纤维的氧含量逐渐增加, 凝胶含量在氧增重为6～8 wt%时急剧增加, 纤维表面出现细小的微裂纹. 预氧化初期, 主要是Si—H键与氧的反应, 生成Si—O—Si键, 纤维的数均分子量急剧增加, 形成交联结构; 预氧化中期, Si—H键继续反应, Si—O—Si结构明显增多, 同时Si—CH₃和Si—H与氧反应, 生成少量的Si—O—C结构; 预氧化后期, 纤维完全交联, 纤维中存在SiC₄, SiC₃H, Si—O—Si和少量的Si—O—C结构.     

水溶液中四种脱氧核苷酸与水合铀酰离子相互作用的理论计算

运用密度泛函理论(DFT)方法 M06-2X,在相对论有效势基组水平下研究水溶液中水合铀酰脱氧核苷酸配合物[UO2(dNMP)(H2O)3]2+(d NMP=单磷酸脱氧核苷酸)的几何结构、能量和电子结构等性质,采用极化连续介质模型考虑水溶剂环境。结果表明,除了脱氧胸苷酸,其它脱氧核苷酸均以磷酸基团P=O键与铀原子形成的配位结构最稳定,4类配离子U=O键长值较接近,但配位键键长有所不同。脱氧腺苷酸配离子的总结合能最大,但脱氧腺苷酸变形能最小。振动光谱分析发现U=O键和P=O键伸缩振动频率均发生红移,脱氧腺苷酸配离子的变化程度最大。电子密度拓扑分析表明U-dNMP键和U-OH2键具有离子键性质。电荷转移分析显示配体片段向铀酰离子发生了电子转移,脱氧腺苷酸配离子中配体转移的电荷数最多。轨道成分分析表明,高占据轨道贡献主要来自脱氧核苷酸配体π轨道,而低阶空轨道基本是U的5f轨道组成,脱氧鸟苷酸配离子的HOMO-LUMO能级差最小。     

负载型MoO3 /γ-Al2O3催化剂中晶格氧的丙烷氧化脱氢反应性能

采用X射线衍射(XRD),氢气程序升温还原(H2-TPR)和无氧脉冲反应评价等研究了MoO3在γ-Al2O3载体表面的分散状态和负载型MoO3/γ-Al2O3催化剂晶格氧物种的丙烷氧化脱氢反应性能.结果表明在γ-Al2O3表面MoO3分散容量的实测值(4.73Mo6 /nm2)与按照"嵌入模型"估算的理论分散容量(4.90 Mo6 /nm2)接近.在分散容量以下,键合在γ-Al2O3表面孤立的Mo-O-Al物种倾向于分散在相邻的空位上且通过Mo-O-Mo化学键相连形成聚合的表面MoOx物种.随着MoO3负载量增加,Mo-O-Al键合方式逐步转变为Mo-O-Mo键合方式,钼离子周围的氧离子活泼性下降,导致丙烷氧化脱氢反应活性下降.超过分散容量以上的Mo离子以晶相形式存在.由于钼离子表面利用率下降,尤其是多层的晶相氧化钼表面Mo-O-Mo物种难以与载体表面铝离子键合,导致与钼离子相结合的氧离子可移动性下降、反应活泼性降低,催化剂的丙烷氧化脱氢反应活性急剧下降.     

共沉淀法掺杂SiO_2对V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂SCR性能的影响

通过共沉淀法将SiO_2组分掺入到V2O5-WO3/SiO_2-TiO_2催化剂TiO_2载体中,并通过多种物理化学手段,考察了不同SiO_2掺杂量对催化剂结构、表面性质与SCR性能的影响.结果表明,SiO_2掺入到TiO_2中,Si与Ti形成Si—O—Ti键,使催化剂比表面积增加.Si—O—Ti键的生成以及Si Ox物种上的-OH基团使催化剂表面Br?nsted酸增加,但新增的Br?nsted酸对SCR反应不利,并且SiO_2的掺杂也使得V~(5+)含量降低,Si—O—V键合作用使分散的VOx物种更难还原.Si组分以共沉淀法掺入到V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂会造成脱硝活性的显著下降.     

Si_2P_2分子结构和光谱的理论研究

用密度泛函方法 [B3LYP/6- 31 1G(d) ]研究了Si2 P2 分子的各种可能异构体的结构、能量和红外光谱 .结果表明 :Si2 P2 分子有 5个稳定的异构体 ,能量最低的异构体为具有P—P桥键的蝴蝶形结构 ,其次为具有Si—Si桥键的菱形结构 ,而具有Si—Si中心键的直线结构能量最高 .并进一步将Si2 P2 和C2 N2分子在结构和能量上的差异进行了比较和分析 .     

不同温度下聚铝碳硅烷的合成与表征

为了研究合成温度对聚铝碳硅烷(PACS)结构的影响, 采用具有Si—C骨架结构的低分子量液态聚碳硅烷(LPCS)与乙酰丙酮铝[Al(AcAc)3]为原料, 在300, 360和420 ℃下分别合成了固态PACS, 并对合成的PACS样品进行元素组成及结构表征. 表征结果显示, 合成温度明显影响样品的Al, O含量及Si—H键数量. 合成温度升高, Al含量与O含量增大, 但PACS中的Si—H键数量急剧减少, 在360 ℃下合成的样品具有理论Al含量, 而在300和420 ℃下合成的样品的Al含量分别小于和大于理论Al含量. 27Al MAS NMR结果显示, Al与O形成AlO4, AlO5和AlO6 三种配位形式. 反应过程中消耗Si—H键形成Si—O—Al交联结构是PACS数均分子量及多分散系数增加的主要原因.     

水合铀酰与尿嘧啶及其异构体配位体系的计算研究

运用B3LYP/6-311++G**(RLC ECP)方法研究[UO_2(Uracil)j(H_2O)k]~(2+)(Uijk,i为尿嘧啶6种异构体代号,j+k=5)配位体系的几何结构、振动光谱、结合能等性质,并用极化连续介质模型(PCM)考察了溶剂化效应。结果表明,在U1jk体系中,随着尿嘧啶配体数目的逐渐增加,U-Ouracil配位键和U=O键的键长逐渐伸长,水溶液中U=O键的伸缩振动频率逐渐减小,配离子的总结合能呈增加趋势,且气相中的线性拟合效果较好。在Ui14体系中,U-Ouracil的键长与U-OH_2的键长整体成负相关,与U=O键的伸缩振动频率成正相关,结合能最大的配离子并不是由能量最低的尿嘧啶异构体生成的。电子密度拓扑分析表明U-Ouracil键和U-OH_2键具有离子键性质。原子电荷分析揭示在配位过程中是由配体片段向铀酰发生了电子转移,且尿嘧啶的电荷转移量与该配体数目成负相关,其中Ur6异构体向铀酰离子转移电子数最多。     

HCCO自由基与LiX(X=F,Cl,Br)锂键复合物的从头算研究

在MP2/6-311++G**水平上优化乙烯酮自由基与LiX(X=F,Cl,Br)形成锂键复合物.当卤素的电负性很强(如F元素),使得Li原子处于缺电子状态,此时,电子给体会把电子偏移向锂,形成共价性较强的锂键.而当卤素的电负性减弱时,锂键中主要成分逐渐变为离子键,并且此时锂键性质还要受电子给体影响.另外,由于HCCO为缺电子结构,电负性较弱且体积较大的卤素中的孤对电子会与HCCO之间通过静电相互作用,使得HCCO…Li—X键夹角变小,接近120°.锂键性质对HCCO…LiX(X=F,Cl,Br)复合物中Li—X的伸缩振动频率有直接影响.当锂键表现为共价性时,该频率红移,而当锂键表现为离子性时,该频率蓝移.但是,由于Cl的电负性与O的接近,C的电负性与Br接近所以,在O…Li…Cl和C…Li…Br中容易形成共振结构,导致远大于在其他复合物中的红移.     

分子轨道成键性质及原子间化学键强度的成键能判据

本文定义了成键能Eb并用作分子轨道成键性质和分子中原子间化学键强度的判据。与Mulliken重叠布居Pb不同, 在成键能Eb中同时包含了原子轨道间的重叠因素和原子轨道的能量因素。对一些分子所作计算结果表明, 成键能判据较Mulliken重叠布居判据所得结论与实验更相符。     

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。     

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.     

某些镧系化合物化学键特性的INDO研究

本文用INDO方法研究了不同价态镧系化合物的成键性质和4f轨道在成键中的作用,结果表明, 镧系化合物的成键受许多因素, 如价态、半径、配位数、空间构型等影响。不同配体与镧系元素成键的强度差别较大; 高价态的共价性大于低价态的; 配位数低的大于配位数高的。某些特殊构型的镧系化合物除σ键外, 还形成重叠较好的π配键,使Ln-L键共价性大大增强。4f轨道在成键中的作用比5d的少得多, 三价(二价态)的4f轨道基本定域(<0.1%), 四价态的4f轨道对成键的贡献明显增大, 可接近1%。     

系列化合物C-H伸缩频率的自然杂化轨道研究

在计算C-H核自旋-自旋偶合常数的新公式及其与C-H伸缩频率之间的关系的基础上, 得出了计算C-H伸缩频率的新的一般关系式。并利用CNDO/2分子轨道和自然杂化轨道方法, 具体计算了三种不同系列化合物的原子净电荷和自然杂化轨道。给出了计算不同系列化合物C-H伸缩频率的良好线性关系式。结果表明, 碳氢化合物中的C-H伸缩频率主要由原子的轨道杂化作用所决定, 而对于含杂原子的取代碳氢化合物, C-H键的极性成为影响伸缩频率的重要因素。     

有机磷化合物的研究 66.亚磷酸二酯对碳氮双键诱导不对称加成反应的分子力学研究

本文应有MNDO和MM2(85)研究了亚磷酸二酯对碳氮双键的诱导不对称加成反应的结构效应,催化剂种类和浓度以及溶剂等因素对诱导方向及de值的影响.结果表明,反应的诱导方向及诱导效果强烈地受到在反应过渡态中诱导基团的苯环与催化剂配合作用的影响.当苯环不参与配合时,诱导产物以R构型为主;当苯环参与配合时,诱导产物以S构型为主.该模型解释了催化剂种类和浓度、溶剂及酯烷基等结构效应.     

ALS抑制剂合理分子设计的研究进展

以乙酰乳酸合成酶为靶标合理设计开发新型超高效除草剂是当前除草剂化学研究中的重要领域。结合本课题组的研究工作,从ALS抑制剂的结构特征、分子力学与量子化学研究、定量构效关系(QSAR)与三维定量构效关系(3D-QSAR)研究、非线性QSAR研究以及新型除草剂的分子设计等几个方面对该领域的研究现状进行了总结报道,并对该领域的发展前景及存在的问题进行了展望。     

B~4元素簇的结构与成键特征

在ab initio 6-31G水平上, 用能量梯度法优化了不同构型B~4元素簇的几何结构参数。用组态相互作用方法对相应于7种几何构型的8个电子态, 进行了相关能计算。通过简正坐标分析, 确证了三种稳定构型, 其对应态的能序为:1^Ag(D~2h)<1^A~1(C~20)<3^A~a(T~d)>1^A~1(T~b)。此外, 用定域化分子轨道方法对稳定态的成键性质进行了讨论。     

硼烷结构规则的Xα方法研究

本文对B6H6^2^-,B7H7^2^-,B5H9,B6H10,B4H10,B5H11及其相应的硼骨架作了Xα.计算.讨论了硼烷的结构规则,Watson球对能级的影响以及电子占有数对成键轨道的影响等.     

Hickel分子轨道计算的割键法则及其应用

Tang Ao-qing et al. have put forward graph theory method for determining the Huckel molecular orbits and the calculation of energy levels for conjugated molecules. Based on the work of the forerunners, the bond-break rule for determining the molecular orbits is presented in this paper. The general concept of the bond ratio is first introduced. The calculation of orbital coefficients and of energy levels are transformed into a calculation of bond ratio and of energy levels. Following the rules governing bond-breaking established in this paper to break some bonds in the structural diagram of molecules and at the same time modify the Coulomb's integration of atoms, it becomes possible to use a group of mutually independent sub-diagrams to replace the complicated structural diagram of molecules. The secular determinants of each sub-diagram must all equal zero. Thereby series of equations (called series of equations of bond ratio) can be established with the energy level and the bond ratio as the unkowns. When this is solved, the energy level and bond ratio are obtained. Because of the simplicity of the construction of the sub-diagrams, the calculation is greatly simplified when this method is used. Futhermore, this method can be widely applied to all kinds of complicated conjugated molecules. In this paper the authors have gone through some calculations for molecules with heteropoly-radicals.