原子、分子和晶体中电荷密度分布分析的一个新方法(英)

本文提出一个从X-射线实验数据出发分析电荷密度分布图的新方法.有关此法的完整的量子理论推导可见文献[1,2].这个新方法的特点在用非球形原子组成预分子,在精化原子结构参数(即原子坐标,热振动参数,标度因子,消光因子)的同时还精化了价轨道的量子参数(即轨道形状参数,轨道方向参数和布居数).使得原混杂于传统研究方法中的价轨道信息得以分离,从而真正的化学形变密度和分离所得的价轨道量子信息,可帮助我们更进一步地理解分子间及分子内的相互作用,成键本质等….该法被应用于一系列的不同晶体,结果与分析详见正文.     

卤素含氧酸的稳定性和酸性强弱的理论研究

卤素含氧酸HXOn(X=Cl,Br,I,n=1,2,3,4)的稳定性和酸性强弱与中心原子X在X—O—H健合方向上的原子杂化轨道成份,及X和O的价电荷集居有直接的联系。本文利用CNDO/2计算方法,结合密度矩阵分析法求得了一系列卤素含氧酸分子中X—O—H键合方向上X和O的原子杂化轨道和价电荷集居数,从而讨论了它们对分子的稳定性和酸性强弱的影响和其变化规律,并且讨论了中心原子X的d成份的作用。     

共轭分子非简并轨道电荷密度分布与导图分子片的拓扑关系

导出了共轭分子非简并π轨道电荷密度分布同导图分子片拓扑相关的一个公式,用于计算共轭分子各原子的轨道电荷密度.     

量子化学发展综述

随着量子力学在化学领域的运用,使得化学家借助于量子理论逐渐认识了物质的结构,为化学的发展提供了指导意义,从而逐步形成了量子化学理论和相应的计算方法。在量子化学发展的里程上,经历了价键理论、分子轨道理论和密度泛函理论等发展,并最终诞生了用于量子化学Gaussian程序。     

氮化铝分子及氯化锂分子结合能的量子蒙特卡罗研究

通过量子蒙特卡罗方法(QMC)利用不同的密度泛函轨道对氮化铝分子及氯化锂分子的结合能进行研究.采用扩散蒙特卡罗方法(DMC)得到氮化铝分子的结合能为2.993 eV,氯化锂分子的结合能为6.694 eV.与其他理论计算相比较,更接近实验得到氮化铝和氯化锂分子的结合能(2.862±0.391 eV和6.646 eV).同时,利用密度泛函理论对氮化铝分子及氯化锂分子的结合能进行研究时发现,利用密度泛函理论计算得到的结合能范围跨度很大且非常不准确.另外,在利用量子蒙特卡罗方法的计算中发现,不同类型的密度泛函轨道对结合能的计算产生一定的影响,这就需要在利用量子蒙特卡罗方法进行计算时考虑轨道的选择.     

配合物(AP)Ge(Ⅱ)的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-31+G(d)方法优化得到了配合物(AP)Ge(Ⅱ)的几何结构;通过自然键轨道(NBO)分析,得到各原子的电荷分布;对配合物(AP)Ge(Ⅱ)的前线分子轨道进行了分析;通过振动分析得到红外(IR)谱图,并对计算得到的振动频率进行归属和解析;运用含时密度泛函理论(TD-DFT)方法对该化合物的电子吸收光谱进行了计算.     

杂多阴离子[P2Mo5O23]6-的稳定结构和电子性质DFT比较研究

运用量子化学密度泛函理论(DFT)的BP86,BP91,BLYP方法系统优化[P2Mo5O23]6-杂多阴离子几何结构,并对该杂多阴离子电子性质进行分析比较.计算结果表明:三种方法几何优化结果与实验数据均具有一致性,其中BP86方法计算结果与实验值最接近;最高占有轨道主要分布在与P原子相连的端氧和P-O-Mo键桥氧的p轨道上,最低空轨道主要集中在Mo原子的d轨道和部分O原子的p轨道上;所有Mo原子和P原子的正电荷都小于正常的氧化态,所有O原子的负电荷小于-2.     

典型轴手性D分子F被H取代的衍生物结构特性的理论研究

使用密度泛函理论的b3lyp方法,在b3lyp/6-31+g(d,p)理论水平上对D分子手性对映体D1的F被H取代的几种衍生物结构、红外振动频率、分子前线轨道进行了理论研究.结果表明:它们的解离产物及手型转变机制会不同;三种衍生物分子的HOMO和LUMO轨道,主要来源于骨架C原子p电子的贡献,F原子的p电子和手性C原子所在环上的H的s电子对前线分子轨道有很小的贡献.     

细胞色素模拟化合物氯化铁卟啉的密度泛函计算研究

用密度泛函B3LYP方法在STO-3G*和6-31G*水平对铁卟啉分子Fe(TPP)Cl和Fe(TPPF20)Cl进行了计算研究,对它们的量子化学参数进行了分析.两个铁卟啉分子的最高占有轨道结构相似,电子和自旋在卟啉环与Fe原子之间的转移是由于Fe-卟啉环间的π键和π键相互作用引起的.根据计算的相关数据和分子轨道特征分析了铁卟啉活性中心的性质并讨论了其催化活化分子O2的机理.     

分子的Rydberg轨道能量计算

提出了一个关于计算Rydberg分子轨道能量的新方法。该方法是在联合原子近似法(United—atom approximation)的基础上引进分子对称性修正,再利用一切分子点群G都是旋转一反演群(Rotation—inversion group)O(3)的子群这个概念,简化了计算过程。计算了H_2O分子的一些Rydberg轨道能量。计算结果与实验结果符合较好.     

NiSOD天然酶活性中心量子化学研究

通过密度泛函理论计算了天然NiSOD氧化态(ox)/NiSOD还原态(red)的活性中心的电子结构.采用INDO/S方法计算了电子光谱,并与实验值进行了比较.从前线分子轨道及自然键轨道布居等方面揭示了S原子在催化超氧阴离子的活性中的作用,以及NiSOD具有较高结构稳定性的原因.结果表明:NiSODox/NiSODred分别以低自旋态为最稳定状态,计算值与实验结果一致.     

配体保护下Zn_mCd_nSe_(10)(m+n=10)量子点的密度泛函理论研究

使用密度泛函理论研究了PH_3配体与Zn_mCd_nSe_(10)(m+n=10)三元量子点相互作用形成的吸附产物的结构和性质.Zn_mCd_nSe_(10)量子点中的Zn和Cd金属原子分别与PH_3中的P原子形成Zn–P和Cd–P配位键,其吸附能、最低空轨道(LUMO)和态密度(PDOS)等性质随着掺杂Zn原子的增多而逐渐变化.研究发现随着Zn原子增多使PH_3配体的平均吸附能和最高占据轨道-最低空轨道(HOMO-LUMO)能隙值逐渐增大,表明掺入Zn阻碍了电子从HOMO转移到LUMO,其LUMO轨道主要分布在Zn_mCd_nSe_(10)量子点主体.其转移的电荷变化不大,各个吸附产物的态密度中p轨道占主导.     

1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的密度泛函研究

本文采用密度泛函理论B3LYP方法在6-31G(d)水平上,用Gaussian03程序对1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体进行了理论计算,几何优化得到两种旋光异构体,通过计算得到电荷分布、热力学参数、振动频率以及分子轨道参数,对优化结构的电荷特性、热力学性质、振动特性、分子轨道进行了综合分析。结果发现有一部分电荷从阴离子转移到阳离子,阴阳离子间共形成了5对氢键,使阴阳离子间的静电作用减弱,这是导致离子液体熔沸点低的一个重要原因;咪唑环上与甲基相连的N原子与甲基上H原子也有相互作用,此作用会影响到阴阳离子间的静电作用与氢键作用的强弱变化趋势,并且红外吸收比较强的C-H键都参与了氢键的形成。     

一种预测轨道杂化类型的简便方法

根据用杂化轨道理论和价层电子对互斥理论预测和判断共价多原子分子或离子（不包括配合物）空间构型的原理，导出了一种用价层电子对数直接预测中心原子轨道轨化类型的简便方法。     

中性原子电负性的研究

应用中性原子的价层轨道能给出了计算中性原子电负性的公式，即原子价层轨道能的均方根值．应用该公式计算了100种元素中性原子的电负性，其结果与Pauling的电负值相当一致．     

红景天中酪醇的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论(DFT)方法,在B3LYP/6-311G(d)水平上对该物质的分子构型、mulliken电荷进行优化计算,并在同基组水平下进行分子轨道、红外光谱的计算以及振动分析,探讨其分子性质及抗氧化性机制.     

前线轨道理论在化学中的应用

前线轨道理论认为：分子在反应过程中是分子轨道起变化，优先起作用的是前线轨道，即分子中的最高被电子占有分子轨道(HOMO)和最低空分子轨道(LUMO)，分子轨道的对称性特别是前线轨道的对称性在反应历程中起决定作用。     

团簇Ti4P的电子性质及催化性质的前线轨道研究

为深入了解团簇Ti4P的电子性质以及催化性质,采用密度泛函理论,对团簇Ti4P所有构型优化和频率计算,得到7种优化构型.团簇Ti4P中电子主要由Ti原子流向P原子,且主要由Ti-4s轨道提供电子,P-3d轨道流入的电子最少.在所有优化构型中,2(2)转移电子的能力最弱,1(4)转移电子的能力最强.根据前线轨道理论研究团簇Ti4P的催化性质发现,前线轨道主要贡献者为Ti原子,所以该团簇存在的潜在催化活性位点极有可能就是Ti原子所在的位置.     

分子中电荷分布计算方案的研究

用类氢原子轨道的平方作为密度基函数，用最小二乘方法拟合分子的电子密度函数，得到分子中各原子上的电子布居和净电荷。密度基函数的用拟合自洽场计算得到的基态原子的电子密度函数的方法优化，当氢的密度基函数的指数取１时，分子中的氢原子分布了太多的电荷，为此，Ｈ原子的指数指数用拟合比分子的电子密度函数的方法优化。     

过渡金属和主族元素杂化轨道机制差异的研究

结合[Ag(NH3)2]+、[Zn(NH3)4]2+、IO5-6、IF-4等多个案例分子的结构,讨论了主族元素原子与过渡金属元素原子作为中心原子时的杂化轨道差异。结果表明:1 )中心原子属于主族元素时,杂化轨道中可以尽量多地填充孤电子对;而中心原子属于过渡金属时,杂化轨道中一般不能填入孤电子对。 2 )中心原子属于主族元素时,周围的价层电子对数量与杂化轨道数量一致;而中心原子属于过渡金属时,周围的价层电子对数量一般多于杂化轨道数量。研究结果有助于加深对杂化轨道本质的理解。