卤素及卤素离子的电子结构

卤素离子的质子亲和势是随卤素原子在元素周期表中的位置从上到下按F-,Cl-,Br-,I-依次降低.但人们熟知的卤素原子电负性却按F,Cl,Br,I依次减小,或者说卤素原子的电正性随上述顺序依次增大,对应于卤原子价轨道np的能量按F,Cl,Br,I依次升高;这个结果意味着卤素阴离子的电子给予能力,或者说它们的质子亲和势似乎应该随F-,Cl-,Br-,I-依次增大.这样就出现了两个完全相反的质子亲和势顺序.为了对这一结果作出解释,我们分别采用Kohn-Sham密度泛函理论(在SAOP/TZ2P和OLYP/TZ2P计算水平上),以及采用从头计算理论(在HF/TZ2P水平)中的分子轨道模型对卤素离子及卤素原子进行了详尽的理论分析.同时我们对在Hartree-Fock理论框架下轨道能量和质子亲和势的变化趋势之间存在的内在矛盾进行了阐述.研究表明质子亲和势按F-,Cl-,Br-,I-依次降低的原因是由于当卤素原子X得到一个电子成为卤素阴离子X-后,价轨道np的能量将会升高,从而表现出异常的不稳定性.更关键的是,这种由于库仑排斥造成的卤素离子价轨道的不稳定性对于本身半径比较小的氟原子尤为突出,但随着卤素的半径增大,这种不稳定效应逐渐减弱.结果较强的HOMO(F-)-LUMO(H+)轨道相互作用导致F-的质子亲和势大于其他体积较大的卤素离子.以上的定性分子轨道分析表明考虑净电荷对轨道能量的影响是十分重要的.这不仅清楚地解释了采用Kohn-Sham密度泛函理论可以得到正确的质子亲和势变化趋势,即F-Cl-Br-I-,而且还能解释为何在从头计算的Hartree-Fock分子轨道理论框架下,虽然X-的价轨道np能量随F-,Cl-,Br-,I-递减,似乎应该得到不正确的质子亲和势变化趋势,但实际上得到质子亲和势顺序仍然是正确的.之所以所有的分子轨道模型下都有同样的HOMO-LUMO相互作用能及质子亲和势顺序,其原因是电荷效应,即在HF,OLYP和SAOP计算中,卤素原子与卤素离子的价轨道能量差都是升高的.通过这些理论分析得到的结论有助于理解诸如亲核取代反应(SN2)以及碱催化的消去反应(E2)等基本有机化学反应的微观机理.     

内填式钢管混凝土构件受箍机理分析

利用修正弹性模量的方法来计入内填式钢管混凝土轴压构件承载力的提高,并用能量法和最小势能原理从中导出了在轴向压力作用下内填式钢管混凝土构件受箍机理.分析表明,套箍系数不但与核心混凝土的泊松比、截面半径及弹性模量有关,还与外围钢管的泊松比、钢管壁厚及弹性模量有关.     

极坐标激光直写法制作圆对称连续衍射元件掩模的能量表征方法研究

采用激光直写法制作连续衍射光学元件,具有过程简单、周期短、成本低等优点。介绍了极坐标激光直写法制作圆对称连续衍射元件的原理。通过实验,研究了衍射微结构深度与激光功率、曝光位置半径与激光功率的关系。实验结果显示,在相同曝光位置半径条件下,微结构深度与激光功率呈正比;在相同微结构深度条件下,曝光位置半径与激光功率呈正比。分析总结出了极坐标激光直写法制作圆对称连续衍射元件的能量表征方法,并采用该方法成功制作了圆对称连续衍射聚光透镜掩模。     

院校新闻

上海大学发现碳纳米管新特性比头发丝的万分之一还细的一根碳纳米管,也能成为纳米器件的供能单元。近日,上海大学研究人员在国际上首次发现,碳纳米管在一定条件下可实现热能与机械能相互转化,这项成果有望令纳米能量转换器成为可能。     

转基因蓝藻:化学燃料的新来源

正编辑圈点:蓝藻是地球上最大的植物群落,增殖速度非常快。不过人们很难直接利用这种原始生命体。为了替代化石能源,近年来不少科学家用藻类代谢出有机液体,或者氢气,但单位产量太低。此次美国化学家调节蓝     

抗震设计方法浅析

传统的抗震设计方法都是基于力的,近代又出现了基于位移和基于能量的抗震设计方法。本文综述了这些设计方法的设计过程,并分析了这些方法在工程应用中的可行性。最后对有待进一步深入研究的问题进行了探讨。     

启发式教学在脂肪酸能量计算公式推导中的应用

目的:探讨让学生推导脂肪酸能量生成的计算公式。方法:采用启发式教学法引导学生进行思考、分析、联系比较并进行归纳总结。结果:学生逐步推导出脂肪酸在分解代谢时能量的净生成数可用公式(Cn/2-1)×4+Cn/2×10-2进行计算。结论:学生在公式的推导过程中增强了学习兴趣和自信心,培养了分析问题、解决问题的能力。     

对变压器经济运行的探讨

针对供电系统供出负荷的情况,对变压器数量、容量和型号的选择和运行条件及要求进行安全效益对比分析,结合现场实际运行实例,探讨电力变压器实施经济运行与容量、数量、型号的选择之间的关系,提出相关注意事项.     

内燃机系统建模与控制概论

内燃机具有巨大的开发空间，特别是在燃料燃烧效率以及环境保护方面。为了完全的开拓新领域，必须将日益完善的控制系统应用其中。正是在这样的背景需求下，本书的作者Lino Guzzella教授与Christopher H．Onder教授编写了本书，详细阐述了实用的基于模型的内燃机控制系统设计方法。Lino Guzzella教授与Christopher H．Onder教授均任职于瑞士苏黎世联邦理工学院动力系统与控制研究所，长期从事系统动力学与能量转换系统控制等方面的研究。