CH_3Se自由基低能电子态的理论研究

通过系统的使用完全活化空间自洽场(CASSCF)和多组态二阶微扰理论(CASPT2)方法结合ANORCC(TZP)基组研究了CH_3Se自由基的低能电子态相关性质,计算过程中,采用Cs对称性.实验结果表明,该自由基的Jahn-Teller效应不明显(69 cm~(-1)),基态电子态1~2A'与其简并态1~2A″形成8 cm~(-1)的微小劈裂,这一点与实验值形成较好的吻合.计算所得基态电子态的C—Se的拉伸频率ν_6(a')为554.1 cm~(-1)与实验值的600±60 cm~(-1)吻合良好.另外计算中发现CH_3Se在0.025 e V、3.661 e V和7.322 e V处存在1~2A'→1~2A″、1~2A'→2~2A'(1~2A1)和1~2A'→1~2A″三处比较强烈的激发光谱.     

CCCF自由基的低能电子态的从头算研究

本文通过系统的使用完全活化空间自洽场(CASSCF)和多组态二阶微扰理论(CASPT2)方法配合augcc-p VTZ基组研究了CCCF自由基及其阴阳离子的低能电子态.计算结果显示,CCCF自由基的基态X2A'的转动常数B=4 500.5 MHz,这与实验值的4 555.804 3 MHz吻合良好.垂直激发过程中,最大振子强度出现在2.893e V和4.180 e V的位置,对应的激发属性分别为X2A'→32A″和X2A'→52A'.另外分析得到CCCF自由基的基态电子态X2A'呈现弯曲结构,且其未成对的单电子出现在C3原子上,而其对应的激发态电子态12A″(12Π)则呈现线性结构,并且其对应的未成对单电子出现在C1原子上.     

稳定能与更变能的对比

为了描述分子结构对其力能性质的影响,近三十年内提出了稳定能E_s~([1])、共振能E_(r e)~([2])、超稳定能E_(e s)~([3])、自由基改组能E_r~([4])等四种概念。以烯丙基自由基CH_2 CH CH_2为例、它们分别为E_s(CH_2 CHCH_2)=D(C_2H_5-H)-D(CH_2 CHCH_2-H),(1) E_(r e)(CH_2 CHCH_2)=D(CH_3-H)-D(CH_2 CHCH_2-H),(2)     

氨激发态跃迁能量及预解离过程的多组态自洽场(MCSCF)研究

本文用多组态自洽场(MCSCF)方法研究了NH_3分子的A~1A_2~″态和a~3A_2~″态(D_(3h)标记)的垂直跃迁能量和预解离过程。计算表明,a~3A_2~″态在能量上比A~1A_2~″态低0.47eV;a~3A_2~″和A~1A_2~″态均是预解离的激发态,相应的解离能垒分别为0.27eV和0.35eV,而基态(X~1A_1~′)是束缚态。     

非对称有限电场作用下2-甲基环己酮分子的光谱特性

采用密度泛函及含时密度泛函理论(TD-DFT)的B3P86方法,在6-311++g(2df)基组水平上计算2-甲基环己酮(CH_3—C_6H_9O)分子从基态到第1~第8个激发态的激发能、波长和振子强度,并考察非对称有限电场对CH_3—C_6H_9O分子激发态的影响规律.结果表明:CH_3—C_6H_9O分子的S2,S3,S4,S5,S8等激发态激发能随电场强度的增大呈急剧减小趋势,即外电场作用下CH_3—C_6H_9O分子易于激发和离解.     

S(~3P)+SH(X~2Π)→S_2(X~3∑_g~-)+H(~2S)反应在新势能面上的准经典轨线研究

基于新构建的全维双多体展开势能面,运用准经典轨线方法研究了S(~3P)+SH(X~2Π)→S_2(X~3∑_g~-)+H(~2S)反应.计算得到了反应的积分截面、热速率常数、矢量相关分布以及极化微分截面.对计算结果的分析表明,随着碰撞能的增加,积分反应截面有一个下降的趋势;而随着碰撞能的增加,产物的转动极化更趋向于面内反应机制.这些结果表明产物S2对于碰撞能的变化十分敏感.     

CH_3SS与HO_2自由基的气相反应机理

用密度泛函MPW1PW91/6-311G(d,p)方法优化了CH_3SS与HO_2自由基反应路径上的各反应物、中间体、过渡态和产物等物种的几何构型,并确认了各物种的相关性。用QCISD(T)/6-311G(d,p)方法对各驻点物种进行了单点能计算,并经过零点能校正获得了反应势能剖面。结果表明:CH_3SS与HO_2的反应存在9条反应通道,可获得12种分解产物。其中通道(1)中的顺式反应机理,即R→~3IM1→TS1a→P1(CH_3SSH+~3O_2)为标题反应最佳通道,速控步骤的能垒高度仅为25.15 kJ/mol。用VKlab程序计算得到的主反应通道速控步骤在200～2 000 K范围经小曲率隧道效应模型校正后速率常数三参数表达式为k~(CVT/SCT)=1.03×10~(10)T~(0.51)exp(-402.7/T)s~(-1)。     

由键参数确定硅酸盐聚合模型的平衡常数K_(11)

WSM(whitewey,Smith和Masson)模型的平衡常数K_(11)是二元硅酸盐熔体聚合度的表征。本文讨论了某些键参数Z/r_k(金属离子的有效核电荷与离子半径比)、I_2(第二电离能)、[(Z″-σ)/n]~2(形成二价离子的Slater电子位能函数)、x_A(Allred-Rochow电负性)与K_(11)的对应关系。其中用lgK_(11)对X~3A作图得到直线关系,其经验方程可整理为:lgK_(11)=-3.75+0.845X~3A-(Z/r_k)△X~(1/3)×lg(1600/T℃)。根据该方程可以计算二元硅酸盐熔体聚合的K_(11)值。计算结果与实验结果基本相符。     

14NH自由基基态与第一激发单重态的结构与势能函数

使用QCISD(T)/6-311++G(3df,2pd)和SAC-CI/D95(d)方法分别对14NH自由基的基态与第一激发单重态进行几何优化和离解能的计算,并进行了单点能扫描,同时用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数.利用得到的势能函数计算了与基态、第一激发单重态相对应的力常数(f2,f3,f4)和光谱数据(ωe,Be,eα,ωeχe),结果与实验数据符合的很好.     

CH_3(CH_2)_nX的气相标准生成焓与结构因子n·(1±1/(4n))~2的线性关系

本文研究了影响 CH_3-(-CH_2-)_nX(x=-H、-OH、-SH、-Cl、-Br)的气相标准生成焓的各种因素.提出了一个计算通式:Δ_fH_m~8[CH_3(?)CH_2(?)_nX,g]=A+B·n(1±1/(4n))~2.通过50个化合物的计算,与实验值完全吻合,并预示了60个化合物的气相标准生成焓.     

11B16O分子基态(X2∑+)从头算研究

利用密度泛函理论TPSSH泛函和aug-cc-pv5z基组对~(11)B~(16)O分子基态(X~2Σ~+)的几何结构进行了优化计算,得到了~(11)B~(16)O分子基态(X~2Σ~+)的平衡核间距R_e,谐振频率w_e,非谐振频率w_eχ_e,刚性转动因子Be,非刚性转动因子αe和离解能De等光谱常数,其值分别为:R_e=0. 120 58 nm,w_e=1 913. 060 1 cm~(-1),w_eχ_e=11. 778 0 cm~(-1),B_e=1. 778 0 cm~(-1),α_e=0. 015 69 cm~(-1),D_e=8. 248 8 e V。在0. 06～0. 36 nm的核间距内对~(11)B~(16)O分子基态(X~2Σ~+)进行单点能扫描,同时利用最小二乘法将扫描的结果拟合成了解析势能函数,以得到的解析势能函数为依据,通过求解双原子分子核运动的径向Schr?dinger方程,得到了J=0时,~(11)B~(16)O分子基态(X~2Σ~+)的45个全部振动态,并求出每一个振动态的振动能级及相应各振动态的6个离心畸变常数(D_υ,H_υ,L_υ,M_υ,N_υ和O_υ)。     

CH_2NH_2~+体系在高激发态上的非绝热动力学理论研究（英文）

CH_2NH_2~+对于理解分子的光激发问题来说是一个典型的分子体系。到目前为止,关于CH_2NH_2~+的非绝热动力学理论研究大部分都集中在它从低激发态出发的动力学上。然而,更高的激发应该也会对CH_2NH_2~+的动力学有潜在的影响。因此,在本次工作中,用即时轨线面跳跃(TSH)方法,在含时密度泛函层面上研究了CH_2NH_2~+分子体系从高激发态上出发的非绝热动力学。通过TSH方法,模拟了从单重激发态(S3/S4/S5)出发的动力学。动力学结果分析表明CN和CH/NH的解离很难同时发生。随着激发态的升高,CH/NH解离的增多导致了体系能量的减少并且使CN键解离减少。另外,扭转运动在从高激发态出发的TSH动力学中并不占主导地位。     

氧硫化碳在230nm附近的三重态解离通道

氧硫化碳(OCS)在吸收230 nm左右的光子后迅速解离,生成的CO(X1Σ+g,v=0,J=42~65)碎片通过(2+1)共振增强多光子电离后检测.通过对CO+进行速度成像,获得了CO+的平动能布居和角度分布.除了主要的单重态通道S(1D)+CO(X1Σ+g,v=0)以外,三重态解离通道形成的S(3P)原子也被观测到,其通道分支比约为0.5%,并且随CO的转动激发而略增加.结合最新计算的OCS电子激发态势能面,获得了OCS的三重态解离机理:OCS吸收230 nm光子被激发至A1A'态,进而通过旋轨耦合至b3A″态解离.     

CH_2=C(CH_3)COOCH_3+O_3反应机理及主通道速率常数的理论研究

采用CBS-QB3方法构建了CH_2=C(CH_3)COOCH_3+O_3反应体系的势能剖面,并对其反应机理及速率常数进行了研究.计算表明,标题反应首先经过渡态TSa生成一个稳定的五元环臭氧化物中间体IMa,然后中间体IMa按不同O-O键的断裂方式发生五元环裂解反应,分别生成产物P1(CH_2OO+CH_3OC(O)C(CH_3)O)和P2(CH_2O+CH_3OC(O)C(CH_3)OO).利用经典过渡态理论(TST)并结合Wigner矫正模型计算了200~1200 K范围内标题反应的速率常数K~(TST/W).结果表明,294 K时,CH_2=C(CH_3)COOCH_3+O_3反应速率常数为4.76×10~(-18)cm~3·molecule~(-1)·s~(-1),与Bernard等对类似反应所测的实验值十分吻合.     

丙酮光解离机制的理论研究——激发三重态位能面上的解离途径及乙酰基的热解离反应

用从头算自洽场分子轨道UHF方法,在3-21G基组上,研究了丙酮分子光解离为乙酰基(CH_3CO)和甲基(CH_3)的解离反应.计算是在(n,π＊)激发三重态势能面上.(n,π)激发三重态的丙酮分子途经一个C_1对称性的过渡态(T S1)生成一个(n,π＊)激发态的乙酰基和一个基态的甲基.该过程是断键和基团构象转化协同进行的单步反应.计算的垂直激发能和激发三重态位能面上的反应活化位垒分别为279.43和141.04kJ·mol~(-1).这些能量值与丙酮光解的实验条件相吻合.用相同的计算方法,进一步探讨了基态乙酰基分解为CH_3和CO分子的热解离反应.解离过程的过渡态(TS2)以σ键伸长为特征.该过程是一个断键在先,基团构象转化在后分开进行的单步反应.计算的活化位垒为56kJ·mol~(-1)与实验值(75kJ·mol~(-1))相接近.     

BeH分子第一激发双重态A~2Π的结构与势能函数

使用“对称性匹配簇-组态相互作用”方法,6-311++G(3df,2pd)基组对BeH分子的第一激发双重态A2Π进行几何优化和离解能的计算,并进行了单点能扫描,同时用正规方程组拟合Murrell-Sorbie函数.利用得到的势能函数计算了与第一激发双重态相对应的力常数(f2,f3,f4)和光谱数据(eω,Be,eα,ωeχe),结果与实验数据符合的非常好.     

7Li2分子A1Σ+u态的平衡几何、离解能及其谐振频率

利用分子反应静力学的原理,确定了7Li2分子A1Σ 态的离解极限;利用SAC-CI方法、使用6-311G、6-311 G、6-311G(3df,3pd)、6-311 G(3df,3pd)、D95(3df,3pd)、D95、D95V、D95V(d,p)、cc-PVTZ和AUG-cc-PVTZ等基组,对7Li2分子A1Σu 态的平衡几何进行了优化计算,且将计算结果与精细的单点能扫描结果进行了比较.分析表明,由单点能扫描获得的平衡核间距应更为合理.同时也得出了AUG-cc-PVTZ基组为最优基组的结论.在0.14~1.5 nm范围内对该态进行了单点能扫描,并用最小二乘法拟合出了其解析势能函数.从得到的解析势能函数出发,计算了该态的力常数(f2、f3和f4)及谐振频率(ωe),进而计算了其他光谱常数(Be,αe和ωeχe),理论值与实验结果一致.同时为便于分析和比较,对基态X1Σg 也进行了相应的计算.     

SS和SOO作用对4A2(3d3)态离子零场分裂的影响

考虑了SS(Spin-Spin)作用和SOO(Spin-Other-Orbit)作用,采用完全对角化方法,通过对Al2O3∶Cr3 和ZnAl2O4∶Cr3 晶体零场分裂(ZFS)参量D的计算,研究了SS和SOO作用对4A2(3d3)态离子零场分裂的影响.结果表明,在研究4A2(3d3)态离子零场分裂时,SS和SOO作用不可忽略;同时,对不同晶体SS和SOO作用对D的贡献大小是不同的,贡献大小由旋轨耦合参量大小决定.     

由光谱数据定原子间势能曲线

本文在R.K.R.方法的基础上,给出了一种新的严格处理办法.其中使用了对被积函数的收敛很快的展开式V~m[U-(ω_eV-ω_eX_eV~2 ω_eY_eV~3-ω_eZ_eV~4)]~(-1/2)= =V~m[a(V′-V) b(V′-V)~2 c(V′-V)~3 d(V′-V)~4](-1/2) =V~m[a(V′-V) b(V′-V)~2]~(-1/2){1-1/2[c(V′-V)~3 d(V′-V)~4/a(V′-V) b(V′-V)~2] 3/8[c(V′-V)~3 d(V′-V)~4/a(V′-V) b(V′-V)~2]~2-5/16[c(V′-V)~3 d(V′-V)~4/a(V′-V) b(V′-V)~2]~3 …} m=0,1,2,V′=v 1/2,来得到f和g的解析表达式(第一公式),从而可以进一步由光谱数据计算出原子间束缚态相互作用位势曲线的经典迴转点. 这里也给出了另一种展开公式(第二公式).虽然它在数学上不太严格,但其内含的误差抵消使得最后结果的精度几乎总和前一种方法相同,而这种公式使工作量大为减小. 将这两种解析表达式对V′的幂级数展开式和用Jarmain方法得到的结果进行了比较,发现符合得相当好. 文中还给出了对~79Br~81Br~3πo u态和~14N_2X~1∑_g~( )态的试算,并和Rees,Jarmain,Vanderslice等人的结果进行了比较.本文还对已有的方法作了讨论,并指出了进一步提高精度的途径.     

CO、CH_3-N≡C插入C_p~＊W(NO)(CH_2SiMe_3)(η~3-CH_2CHCHMe)中W-C键的选择性理论研究

应用密度泛函理论计算,对CO、CH_3-N≡C插入C_p~*W(NO)(CH_2SiMe_3)(η~3-CH_2CHCHMe)中W-C键的选择性进行了理论研究.C_p~*W(NO)(CH_2SiMe_3)(η~3-CH_2CHCHMe)与CO反应时,CO选择性地插入W-CH_2SiMe_3键之间而不是W-CH_2CHCHMe键之间,研究结果表明,和与W相连的烯丙基碳原子相比,与W和Si相连的碳原子带有更多的负电荷,因而带正电的羰基碳原子更易进攻与W和Si相连的碳原子,合理的解释了实验事实.实验还证实,对于C_p~*W(NO)(CH_2SiMe_3)(η~3-CH_2CHCHMe)与CH_3-N≡C的反应,CH_3-N≡C选择性插入W-CH_2CHCHMe而不是W-CH_2SiMe_3,很显然插入的选择性与CO相比发生了逆转.研究发现导致的原因是,尽管CH_3-N≡C插入W-CH_2SiMe_3在动力学上仍然有利,但插入W-CH_2CHCHMe在热力学上有利,而且研究表明CH_3-N≡C的插入是一个热力学控制过程,正是这个热力学控制过程导致反应最终按CH_3-N≡C插入W-CH_2CHCHMe的方向进行,得到实验上得到的产物.