从化合物的结构认识其性质之一

每种化合物都有其固定的组成和特定的结构,其结构又决定其性质,所以从分析化合物的结构入手来掌握该化合物的性质,是学习和掌握化学的最好方法.1 氨分子(NH_3)氨分子的结构,呈三角锥形结构,氮原子位锥顶,三个氢原子位于锥底,H-N-H 键之间的键角为107°18′.N 原子采用不等性 sp~3杂化,有1对孤对电子,另外3个未成对 p 电子与氢     

团簇Sc3BP的成键方式及磁学性质

基于B3LYP/Lanl2dz水平对团簇Sc_3BP的6种优化构型成键方式和磁学性质进行研究。通过对各优化构型的总态密度、分波态密度、轨道未成对电子数、磁矩及自旋态密度等的分析,结果表明:B-P键的形成是由B—2s和P—3s轨道的s-s杂化导致的,Sc-P、Sc-B键的形成有三种杂化方式:s-d-p-p杂化、s-p-d-p-p杂化和s-d-s-pp杂化。Sc—3d态和Sc—3p态密度存在交叉重叠,形成d-p强杂化作用。构型越相似,态密度分布及在各处的贡献就越相近。s、p、d轨道中成单电子对团簇的磁性都有贡献,其中Sc—3d轨道是主要贡献者。非金属原子P的引入导致团簇磁性的下降。     

团簇V_3B_2成键及磁学性质研究

为深入研究团簇V_3B_2中成键方式及磁学性质,基于密度泛函理论(density functional theory,DFT)B3LYP/Lanl2dz水平对团簇V_3B_2进行全参数优化,对优化构型的轨道杂化和电子结构进行了系统的研究。基于总态密度及分波态密度的分析发现团簇V_3B_2所有存在的稳定构型中,V—B键的形成主要是V-3p、V-3d、B-2p的p-d-p杂化,与文献报道的p-d杂化及s-p-d杂化有所不同,且进一步的研究发现B-2p、V-3d、V-4s的p-d-s杂化及B-2s、V-4s的s-s杂化也对该键的形成有一定贡献,至今未见文献报道。基于轨道自旋态密度的磁性分析表明B的掺杂导致了团簇磁性的下降,团簇磁矩基本上是由V-3d轨道中未成对电子贡献。     

N-取代全氟聚醚芳酰胺的分子结构特性

采用量子化学方法 ,全优化计算了 6个含N杂芳烃全氟聚醚抗氧抗腐添加剂的平衡几何构型 ,探讨了这些化合物的结构特征。研究发现 ,这些添加剂氟醚链上的氟原子带有较多的负电荷 ,并形成带有负电荷的氟醚链。苯酰胺和氮杂环状部分为平面结构 ,6个添加剂的HOMO均为π 分子轨道。由共轭大π 键的离域性和HOMO的反应活性预测结果表明 ,不饱和的共轭体系不仅能与氧自由基结合 ,还因共轭体系的孤对电子更易转移而与金属形成配位键和化学吸附膜。添加剂的电子结构性质展示出了抗氧抗腐蚀作用。     

密度泛函理论计算姜黄素结合Pb(Ⅱ)

采用纯密度泛函BP86和杂化泛函B3LYP计算了姜黄素结合Pb(Ⅱ)的结构,并分析其成键性质.计算结果显示,2个姜黄素分子结合1个Pb(Ⅱ)成Pb-L2结构具有更低的能量,首次发现Pb(Ⅱ)结合4个O原子形成Pb-O4的半球形(hemisphere)配位结构,其中2个Pb-O键长较短(0.220 nm),另外2个Pb-O键长则较长(0.236 nm).进一步分析Pb-O键的性质,指出6S2孤对电子未参与成键,因而具有立体化学活性.这为进一步研究姜黄素的药理作用提供了理论基础.     

N—取代全氟聚醚芳酰胺的分子结构特性

采用量子化学方法，全优化计算了6个含N杂芳烃全氟聚醚抗氧抗腐添加剂的平衡几何构型，探讨了这些化合物的结构特征，研究发现，这些添加剂氟醚链上的氟原子带有较多的负电荷，并形成带有负电荷的氟醚链。苯酰胺和氮杂环状部分为平面结构。6个添加剂的HOMO均为π-分子轨道，由共轭大π-键的离域性和HOMO的反应活性预测结果表明，不饱和的共轭体系不仅能与氧自由基结合，还因共轭体系的孤对电子更易转移而与金属形成配位键和化学吸附膜，添加剂的电子结构性质展示出了抗氧抗腐蚀作用。     

不等性 SP~2杂化轨道的研究

本文根据实验数据及化学键理论提出不等性SF~2杂化的概念,并发现这种杂化轨道普遍存在于许多分子中从而使许多分子的几何构型得到满意的解释。具体内容有如下几点: 1.指出分子中的原子在下列三种情况下采用不等性SP~2杂化轨道:(1)含有孤对电子,并形成两个σ键和一个π键的原子;(2)有几何构型的限制——在三、四、五、七元环不饱和及共轭分子中形成三个σ键和一个π键的参与成环的原子;(3)形成三个σ键和一个π键的原子,其键与键间有不对称的排斥作用。 2.指出在第一种情况下为了使分子能量最低,该原子参与成键的两个杂化轨道的S成分应小于1/3,这样即可以增大成键能力,又可减少杂化过程中所需的激发能。 3.指出了三个等性SP~2杂化轨道成键能力的总和一定大于三个不等性SP~2杂化轨道成键能力的总和。在第二种情况下之所以采取不等性SP~2杂化是为了保证原子轨道的最大重选,可使能量更低。在第三种情况下之所以采取不等性SP~2杂化,是为了减小排斥能。     

一类新型含平面四配位碳、硅和锗的化合物的结构与成键性质

采用密度泛函理论方法,研究了一类新型含平面四配位碳、硅和锗的化合物的结构、成键、稳定性和光谱性质.通过结构优化和振动分析表明,这类含有平面四配位结构单元CB4、SiN4、GeN4、GeB4的分子具有稳定的电子和几何结构.这些稳定体系均存在中心原子与周围4个原子间的共轭π键,其中中心原子C为π电子给体,Si为π电子受体,而Ge可以是π电子受体也可以是给体.对于含平面四配位硅和锗的分子C20H16N4Si和C20H16N4Ge,中心原子采取sp2d杂化方式与周围的N原子形成σ键,而由于C原子价层无d轨道且s和p轨道的能级差相对较小,近似采用sp2杂化与周围的B原子形成多中心σ键.     

剖析NH3分子的结构及键型

在形成HN3分子时,由于N原子采取了SP型以及SP2型杂化,其杂化轨道以及原子轨道各自相互重叠电子配对,从而使三个N原子获得直线形结构和形成不同的键型.     

浅谈用杂化轨道理论解释SO_3结构

北师大、华中师大、南京师大合辑的《无机化学》教材中,对SO_2、SO_3的结构采用杂化轨道理论和离域π健解释.其中关于SO_2的结构及液、固态SO_3的结构学生都比较容易理解.但对气态SO_3的结构则较难理解.教材中把气态单分子SO_3的平面三角形结构解释为中心硫原子采用SP~2杂化,形成三个σ键,一个4原子6电子离域π键π_4~6,S—O键具有双键特征.这里并没有解释硫原子是怎样杂化,如何成键.因此,学生按教材上册P_(270)所论述的杂化方法,推测硫原子的杂化过程为:     

团簇V_3BP成键方式及其磁学性质

基于拓扑学原理、DFT和B3LYP/Lanl2dz对原子簇V_3BP进行全过程优化,取能量相对较低的8种稳定构型,对其电子结构和轨道杂化进行系统研究。结果发现:P—B键的形成是由B-2s和P-3s轨道的s-s杂化导致的,而V-3p、V-3d、B-2p轨道的p-d-p杂化和V-3p、V-3d、P-3p轨道的p-d-p杂化导致了V-B、V-P键的形成。团簇V_3BP中还存在p-d-p-p杂化。团簇构型越相似,其态密度分布及在各处的贡献就越相近。V-3d轨道成单电子是原子簇磁性的主要形成来源;团簇构型p轨道未配对电子对构型1~(4)、1~(2)、2~(2)与3~(2)的磁性有一定贡献,对其他构型磁性贡献较小;s轨道成单电子所起贡献同样很小。此外,B、P原子的掺杂致使团簇的磁性降低。     

SrMoO4的电子结构和光学特性

用第一性原理对SrMoO4化合物第一次进行了电子结构与光学性质的理论研究．发现SrMoO4有一个3．59eV直接带隙．Mo原子的d轨道和O原子的p轨道之间的杂化形成了SrMoO4^2-阴离子．基于电子能带结构对介电函数的虚部进行了解释，并对SrMoO4的反射系数、吸收系数、能量损失系数、折射系数和湮灭系数等光学性质进行了研究．     

ZrB2电子结构和光学声学性质的第一性原理计算

利用第一性原理计算了ZrB2的电子结构、光学和晶格动力学性质.对ZrB2的能带和电子态密度(DOS)的计算表明,ZrB2具有金属特征,导带主要由B2p轨道反键态和Zr4d电子构成.B原子的σ键由2s和2p杂化轨道形成,Pz轨道单独形成一个连续的π键,这些态之间的跃迁在吸收光谱中会体现出来.布居分析表明,ZrB2中原子间...     

高校化学教材中杂化轨道理论的拓展应用举例——判断分子结构和离域键类型

针对大学化学教材中杂化轨道理论应用范围太过狭窄这一实际问题,对杂化轨道理论的应用范围和使用方法进行了拓展。举例说明了采用杂化轨道理论比较分子各种可能存在的电子结构的稳定性,从而得出分子的几何结构和离域多中心键类型的方法和步骤。     

B、N共掺杂单层石墨烯电子结构和导电性能

利用密度泛函理论研究方法对B、N原子以邻、间、对位等3种不同的相对位置以相同的比例(12.5%)共掺杂单层石墨烯的电子结构进行研究,分别计算共掺杂结构的能带结构、态密度、电荷密度和电荷差分密度等。结果表明:B、N原子共掺杂石墨烯的价带和导带之间出现直接带隙,而且价带电子轨道和导带空轨道分布更靠近费米能级,共掺杂石墨烯可同时作为电子的供体和受体,间位共掺杂结构的带隙值最小(1.296eV).在共掺杂结构的电荷重新分布过程中,B、C和N间的互相杂化和电荷的转移主要发生在各原子的2p轨道,其中B-C原子杂化轨道分布更靠近费米能级,C-N原子杂化轨道能分布在较低的能量区间。     

构成正交归一杂化轨道的简便方法

众所周知,L.Pauling在三十年代提出的原子轨道杂化,就是指孤单原子在形成分子的过程中不同原子轨道的混杂。混杂后所得的原子轨道称为杂化轨道。应用轨道重叠的方法研究分子结构时,原子轨道的杂化具有特别重要的意义。它是解释分子的几何构型,偶极矩,力常数及键矩等分子性质的有力工具。此外,在分子轨道理论的计算中,也应用杂化轨道。因此,原子轨道的杂化是个重要的概念。由于研究原子轨道的杂化需要一些群论的     

ScB_2的高压结构和电子性质的密度泛函计算（英文）

本论文用广义梯度近似(GGA)密度泛函方法研究了具有AlB_2结构的ScB2从0GPa到100GPa高压下的结构和电子性质.在0GPa下的结果与现有实验和理论数据相符.获得的结构性质的压强依赖性显示出ScB2的结构受压强的影响很小.另外还计算了高压下ScB_2电子的态密度和部分态密度.我们发现高压强明显的改变了电子态密度分布的轮廓,并且还发现费米能级附近的态密度随着压强的升高而减小,表明高压下ScB2电子杂化轨道能量在下降.     

单核络合物的电子结构Ⅱ锕系元素四茂络合物

在前一篇报告中,我们按价键轨道理论,用量子力学方法分析了单核络离子的电子结构。所得结果可归纳为:(ⅰ)络离子的成键电子可分为两层,即能量低的“内层”骨架电子和能量较高的“外层”特性电子;(ⅱ)骨架电子的波函数是在中心势场的作用下,由配位原子的成键轨道杂入了中心离子的价电子轨道形成的;而特性电子波函数是在配位势场的作用下,由中心离子的价电子轨道杂入了配位原子的成键轨道形成的;(ⅲ)中心势场和配位势场是规定络离子电子结构的主要矛盾。     

SCB2的高压结构和电子性质的密度泛函计算

本论文用广义梯度近似(GGA)密度泛函方法研究了具有AlB2结构的ScB2从0Gpa到100Gpa高压下的结构和电子性质。在0Gpa下的结果与现有实验和理论数据相符。获得的结构性质的压强依赖性显示出ScB2的结构受压强的影响很小。另外还成功的计算了高压下ScB2电子的态密度和部分态密度。我们发现高压强明显的改变了电子态密度分布的轮廓,并且还发现费米能级附近的态密度随着压强的升高而减小,表明高压下ScB2电子杂化轨道能量在下降。     

C_(4v)ML_5分子片的杂化轨道和轨道相互作用

从等瓣类似原理出发,利用分子电子结构的分子片观点,作者提出用“前线杂化轨道”来描述分子片的特征杂化轨道,它具有高度的方向性,反映分子片的电子结构、成键特征和反应性能。本文介绍了一种确定分子片的前线杂化道(Frontier Hybitad Orbital,简记成FHO)的计算方法,应用该方法研究了一系列C_(4v)ML_5分子片的杂化轨道和轨道的相互作用,着重讨论了由ML_5分子片构成的分子M_2L_(10)(如Mn_2(CO)_(10)、Mn_2Cl_(10)~(4-)等)和XM_2L_(10)(如HCr_2(CO)_(10)~-)中的M-M键的性质,解释了HCr_2(CO)_(10_~-离子中的Cr-H-Cr的稳定结构不是直线而是弯曲的,其键角为150°左右。