高师化学专业新课程体系的探索与实践

课程体系的改革是21世纪高等师范院校教学改革的重要内容,是深入教学改革、培养适应社会主义现代化建设和高素质的德才兼备的中学化学教师的需要,也是提高高等师范教学质量的需要。我们结合多年的教学和改革经验,于1998年对高等师范化学专业课程体系进行了全面的改革,设置了新的课程体系。实践证明,新的课程体系体现了改革的指导思想,反映了高等师范化学教育改革发展的方向,反映了高等师范的特色。该项目荣获2003年山西省教学成果二等奖。1新课程体系的提出与依据20世纪高等师范化学专业课程体系沿用无机化学、有机化学、分析化学、物理化学…     

Pb_n(n=2～30)团簇结构及铅晶体表面过程的计算机模拟

本文作者近年来采用 Ｍｕｒｒｅｌｌ等提出的有效的二体加三体展开势能函数（ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｗｏ－ｐｌｕｓ－ｔｈｒｅｅ－ｂｏｄｙ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）研究过 Ｓｉｎ［１］、Ｇｅｎ［２］及 Ｘｎ［３］（Ｘ＝Ｌｉ,Ｎａ,Ｋ等）等微团簇的结构和相对稳定性,并提出笼状锗结构预测［４］。本文试图将这一具有简单解析形式的势能函数模型推广到Ｐｂｎ团簇及面心立方晶体铅表面过程的计算机模拟。对Ｐｂｎ这样的重金属团簇,从头计算结果还仅限于 Ｐｂ２、Ｐｂ３和 Ｐｂ４,实验中观察到 Ｐｂ７结构中…     

B_n(BO)_n~(2-)、CB_(n-1)(BO)_n~-和C_2B_(n-2)(BO)_n(n=5~12):类似于笼状B_nH_n~(2-)、CB_(n-1)H_n~-和C_2B_(n-2)H_n的硼氧团簇

笼状硼氢化合物BnHn2-、CBn-1Hn-和C2Bn-2Hn(n=5~12)含n个顶点和(n+1)对骨架电子,具有典型的三维芳香性、高的芳香化能和类似于苯的化学反应性.2005年以来,在研究B-O二元团簇的过程中,我们首次提出硼的硼羰基化合物(boron boronyls)和碳的硼羰基化合物(carbon boronyls)的概念,探讨了Bn(BO)m0/-1/-2(n=1~2,m=2~4)及Cn(BO)n(n=3~7)系列化合物的几何结构和电子性质.基于高分辨光电子能谱实验和密度泛函理论分析,确认线性B(BO)20/-1及三角形B(BO)30/-1新颖结构,首次发现线性D∞h B2(BO)22-离子含有B≡B三重键.理论和实验结合研究表明,BO与H具有等瓣相似性,BO自由基具有类似于CN的化学行为.在此基础上,本文用BO基团取代BnHn2-、CBn-1Hn-及C2Bn-2Hn(n=5~12)中的H原子,形成Bn(BO)n2-、CBn-1(BO)n-及C2Bn-2(BO)n(n=5~12)系列硼氧化物,对其几何和电子结构、稳定性和芳香性进行密度泛函B3LYP/6-311+G(3df)理论研究.图1给出n=1...     

多体展开势能函数在碳族元素原子簇研究中的应用III. 锗原子族的结构和相对稳定性

基于从晶体锗确立的多体展开势能函数, 本文通过坐标完全优化, 发现小的锗原子簇分子(Ge~2~Ge~14)倾向于形成密堆积结构, 表面原子分布以蝶形四元环(D~2d)为主; 常见立方晶体“微观晶体碎片”的分层优化结果表明, 在Ge~15~Ge~100范围内, 多数壳层的原子到分子中心的距离均受到压缩, 且以畸变的简单立方、面心立方及体心立方较为稳定; 在这些畸变密堆积结构中, 表面原子向内压缩最为严重, 使整个分子趋于球形化。较为开放的金刚石类层状原子族只有当所含原子数达数百以上时才可能相对更为稳定。     

硅锗混合团簇GemSin(m+n≤10)的非正交紧束缚模型研究

Menon等[1]提出的非正交紧束缚模型(以下简称M-S NTB模型), 是基于s及p轨道的成键特征, 考虑了sp3杂化轨道间的非正交性对成键的贡献, 将计算量置于常规计算手段可接受的范围之内, 更适合于对碳族元素如C60[2], Sin[3]及Gen[4]等微团簇的研究. 这些工作表明, M-S NTB法是一种可信度较高、 计算量适中的半经验方法.     

Pbn(n=2～30)团簇结构及铅晶体表面过程的计算机模拟

本文作者近年来采用Murrell等提出的有效的二体加三体展开势能函数(effective two-plus-three-body potential energy function)研究过Sin[1]、Gen[2]及Xn[3](X=Li,Na,K等)等微团簇的结构和相对稳定性,并提出笼状锗结构预测[4].本文试图将这一具有简单解析形式的势能函数模型推广到Pbn团簇及面心立方晶体铅表面过程的计算机模拟.     

锡原子簇的结构和相对稳定性

基于从固体锡确立的多体展开势能函数, 采用座标直接优化方法预测了锡原子簇分子(Sn_2-Sn_(300))的结构和相对稳定性, 并用蒙特卡罗方法验证了有关小的原子簇(Sn_2-Sn_(15))的所有结果. 优化结果表明: (1)小的锡原子簇分子(Sn_2-Sn_(15))倾向于密堆积结构, 与锡晶体结构无关; (2)中等大小的簇分子, 如Sn_(47), Sn_(71), Sn_(87)及Sn_(147)等, 则呈α-Sn晶体的畸变结构, 其外围各层原子到中心原子的距离受到压缩, 且某些层被劈裂为两层或多层; (3)随着原子簇尺寸的进一步增大, 结构畸变逐渐减弱, 簇分子的单原子平均结合能缓慢增大, 其外椎值大约在Sn_(740)处趋近于α-Sn的结合能.     

硼环平面八配位及九配位的铝和镓

用硼环Bn平面配位金属中心M,两者必须在几何和电子结构上良好匹配.对Al和Ga而言,B8环半径略小,完全平面的D8hAl@B8^-（1）和D8hGa@B8^-（3）均为具有一个虚频的过渡态;金属中心沿体系八重轴轻微向上移动（0.3-0.5）所形成的C8vAl@B8^-（2）和C8vGa@B8^-（4）才是体系的稳定几何构型.轻微畸变的C8v阴离子具有准平面结构,与D8h平面结构在能量上非常接近.广泛的结构搜索表明,B9环与Al和Ga中心良好匹配,D9hAl@B9（5）与D9hGa@B9（6）均为直径约4.45的完美轮状中性分子,它们在得到的所有异构体中能量最低.在D9h5和6中,Al和Ga平面九配位中心携带的净原子电荷分别为＋1.3｜e｜和＋1.5｜e｜,其Wiberg总键级为2.5和2.8;而周边相邻B-B原子间的WBIB-B键级接近1.5,具有明显的双键特征.D9hAl@B9中中心原子的电子组态（Al3s^0.423px^0.343py^0.343pz^0.34）表明,Al在配合物中主要失去3s2价电子,其sp2杂化轨道和3pz原子轨道部分参与了体系的离域σ键和离域π键.结果表明,D9hAl@B9有三个离域的π轨道（简并的HOMO和HOMO-2）和三个离域的σ轨道（简并的HOMO-1和HOMO-4）,分别符合4n＋2休克尔芳香性规则,因而具有σ＋π双重芳香性.M@B8-和M@B9（M=Al,Ga）体系的核独立化学位移（NICS（1））均为较大的负值（介于-17~-26ppm）,进一步确定了体系的芳香性本质. C8vAl@B8^-和C8vGa@B8^-阴离子的计算单电子剥离能分别为ADE=3.41,3.23eV和VDE=3.52,3.32eV,而D9hAl@B9和D9hGa@B9中性分子的计算第一电离势分别为IP=8.51,8.34eV.这些结果为在光电子能谱实验中表征这些分子提供了依据.