臭氧分子的成键特征及对性质的影响

本文采用abinitio方法对O3分子的电子结构进行了计算，构性优化的结果与文献值吻合较好．并根据计算结果分析了O3分子的成健特征及对分子性质的影响．     

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.     

O2分子基态X^3∑^-g分析势能函数

利用原子分子反应静力学的有关原理，推导出了O2分子的合理离解极限；使用CID、B3LYP、QCISD和QCISD（T）等理论方法，在D95（d），6-311G和6-311G^＊基组下，对O2分子基态的平衡结构和谐振频率进行了优化计算，得出了QCISD（T）方法为最优方法、6-311C^＊为最优基组的结论．利用QCISD（T）／6-311G^＊对O2分子的基态进行了单点能量扫描。并将扫描结果用正规方程组拟合成了Murrell-Sorbie势能函数．由拟合得到的势能函数。计算与X^3∑^-g态相应的光谱常数（Be,αe，ωe和ωeХe），其结果与实验值符合得较好．     

O2分子基态X3Σ-g 分析势能函数

利用原子分子反应静力学的有关原理,推导出了O2分子的合理离解极限;使用CID、B3LYP、QCISD和QCISD(T)等理论方法,在D95(d),6-311G和6-311G*基组下,对O2分子基态的平衡结构和谐振频率进行了优化计算,得出了QCISD(T)方法为最优方法、6-311G*为最优基组的结论.利用QCISD(T)/6-311G*对O2分子的基态进行了单点能量扫描,并将扫描结果用正规方程组拟合成了Murrell-Sorb ie势能函数.由拟合得到的势能函数,计算与X3Σg-态相应的光谱常数(Be,αe,ωe和ωeeχ),其结果与实验值符合得较好.     

第二周期AO2(A=C,N,O)分子的理论研究

在MP2／6—311 G^ 水平上对第二周期AO2(A=C，N，O)分子进行了量子化学计算，根据计算结果讨论了分子的电子结构、成键特征，得出了AO2分子的稳定性及其化学性质的变化规律，较好地解释了实验事实，     

第二周期AO_2(A=C,N,O)分子的理论研究

在MP2/6-311 G**水平上对第二周期AO2(A=C,N,O)分子进行了量子化学计算,根据计算结果讨论了分子的电子结构、成键特征,得出了AO2分子的稳定性及其化学性质的变化规律,较好地解释了实验事实.     

隐式溶剂下S-亮氨酸体系分子轨道NAO贡献的计算

利用高斯内置的自然键轨道(NBO)分析程序,计算不同隐式溶剂下S-亮氨酸(S-Leu)体系分子轨道的自然原子轨道(NAO)贡献.结果表明:隐式溶剂甲醇和氯仿对S-Leu体系分子轨道根据所属中心加和的NAO贡献影响较大,隐式溶剂甲醇和H_2O的NAO贡献计算结果更接近;隐式溶剂甲醇下羧基片段的NAO贡献总值与隐式溶剂H_2O下的计算结果更接近;隐式溶剂氯仿、甲醇和H_2O对羧基片段的NAO贡献影响不同.     

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.     

Δ态氧分子振动光谱的量子力学计算

利用分子势能函数的PG函数形式,采用时域有限差分法对激发态氧分子O2(a1Δg)的振动能级作量子力学计算.计算结果反映了O2(a1Δg)振动的非谐性性质,得到了O2(a1Δg)的谐性和非谐性光谱常数并与文献中的实验结果进行了比较,结果令人满意.     

双原子分子转动喇曼散射截面的研究

利用群论方法对双原子分子的转动喇曼散射截面进行了研究，计算了转动喇曼散射的跃迁矩阵元，并且给出了N2和O2分子的转动喇曼散射的截面，计算结果与实验较好符合。     

PM3级别上的最大重迭对称性分子轨道

本文提出了PM3级别上的最大重迭对称性分子轨道计算方案,采用通常的半经验分子轨道方法PM3级别中完全相同的参数,计算了各种分子的几何参数、电离能等,所得结果与实验值及PM3半经验分子轨道方法计算结果相符,说明该计算方案是可行的。同时,由于提出的计算方案过程简单,更易推广使用到从头算方法难以解决的大分子体系和超分子体系的结构和性质研究。     

电偶极场对非对称陀螺分子O3结构特性的影响

采用密度泛函B3LYP/6-311++g(d,p)方法在不同电偶极场(-0.02～0.02 a.u.)作用下,对渐近非对称陀螺分子O3的基态进行优化计算得到了O3分子的基态稳定构型,研究了在外电场作用下O3分子基态的总能量、键长、键角、偶极矩、电荷分布、能级分布、能隙、转动常数等的变化规律.结果表明:随正向外电场的逐渐增大,O3分子总能量逐渐升高、键长和键角均逐渐增大;分子能隙和偶极矩逐渐减小;3个振动频率均随外电场的增大而减小;分子转动常数A随外电场的增大而逐渐增大,B和C则随外电场的增大而逐渐减小.     

O4分子的稳定性研究

O4分子一直被认为是一种潜在的新能密度材料（HEDM）和推进剂。运用线性回归法研究了O2分子或离子中O－O键的键长、键级与键能之间的关系,得到了相应的线性回归方程：E0－0＝2098．8－13．0L0－0,r＝－0．9842;E0－0＝139．22＋1258．35lgP0－0,r＝0．993．2;其中E0－0表示0－0键能（KJ／mol）,P0－0表示0－0键级,L0－0则表示0－0键长（pm）。利用回归方程估算了O3、O3∧＋、O3∧－、O4的0－0键能,讨论了O2双聚形成O4即2O2（g）＝O4（g）的热效应（△fH∧Φm）。计算结果表明,△fH∧Φm≥－3．3kJ/mol,说明此反应在标准状况下,O4分子很容易分解形成2个分离的O2分子。     

O_4分子的稳定性研究

O4 分子一直被认为是一种潜在的新型高能密度材料 (HEDM)和推进剂 .运用线性回归法研究了O2 分子或离子中O—O键的键长、键级与键能之间的关系 ,得到了相应的线性回归方程 :EO—O=2 0 98.8- 13.0LO—O,γ =- 0 .982 4;EO—O=139.2 2 12 5 8.35lgPO—O,γ =0 .9932 ;其中EO—O表示O—O键能 (kJ/mol) ,PO—O表示O—O键级 ,LO—O则表示O—O键长 (pm) .利用回归方程估算了O3 、O3 、O3 -、O4 的O—O键能 ,讨论了O2 双聚形成O4 即2O2 (g)O4 (g)的热效应 (ΔfHm ) .计算结果表明 ,ΔfHm ≥ - 3.3kJ/mol,说明此反应在标准状况下 ,O4 分子很容易分解形成 2个分离的O2 分子     

MINDO/3级别上的最大重迭对称性分子轨道

建立了MINDO/3级别上的最大重迭对称性分子轨道计算方案 (MOSMO).并采用通常的半经验分子轨道方法MINDO/3级别中完全相同的参数方案,计算了各种分子的几何参数、电离能、能级等,所得结果与实验值及MINDO/3半经验分子轨道方法计算结果相符,说明提出的计算方案是可行的.同时,由于提出的计算方案过程简单,更易推广使用到从头算方法难以解决的大分子体系和超分子体系的结构和性质研究.     

三原子分子振动谱的对称性研究

对于线性三原子分子，其振动谱利用U（5）群的不可约表示进行分类。动力学对称性U（5）O（5）O（5）被研究，并用来讨论了HCN分子的能谱，计算结果与实验结果较好符合。     

X…Y(X=LiF,H3N,H2O; Y=HF,LiF)复合物中锂键、氢键的理论计算

在CCSD(T)/cc-pVTZ水平下，对X…Y(X=LiF,H3N,H2O; Y=HF, LiF)复合物的9个结构进行几何构型优化和红外振动频率计算. 根据定域化分子轨道、原子自然电荷、Wiberg键级的分析表明HFLiF分子中的H-F键是共价键, 而Li-F键则为离子键而非共价键. H3N…Y (Y=HF，LiF)、H2O…Y (Y=HF，LiF)中的氢键或锂键源于静电相互作用, 并非共用电子的共价键. 结合能的计算表明: 与HF相比, LiF与X (X=LiF, H2O, NH3)的结合能更高;结合能从高到低依次为 LiF > NH3 > H2O. 红外振动频率分析表明HF与NH3、H2O形成红移氢键,即 H-F键长增加, 相应的H-F伸缩振动频率降低. H3N…LiF的Li-F键键长增加同时伸缩振动频率减少. 而LiF与H2O形成锂键后，键长增加0.016 ?，而Li-F的伸缩振动频率反而增加了2 cm-1 , 即蓝移锂键.     

△态氧分子振动光谱的量子力学计算

利用分子势能函数的PG函数形式，采用时域有限差分法对激发态氧分子O2(α^1△g)的振动能级作量子力学计算，计算结果反映了O2(α^1△g)振动的非谐性性质，得到了O2(α^1△g)的谐性和非谐性光谱常数并与文献中的实验结果进行了比较，结果令人满意。     

新型氧分子O4的理论计算研究

基于密度泛函理论的“自由团簇计算法”计算了实验上发现的新型氧分子O4的电子结构.计算了2种可能的空间结构——正方形和正四面体,分别得到了这2种结构的中性分子O4,正一价分子O 4和负一价分子O-4的基态电子结构,并根据能量最低原则确定了各自的结构参数,从而得到了O4分子2种结构的基态总能量、一价电离能及电子亲合势能.与氧原子、普通氧分子O2和臭氧分子O3的计算结果比较,显示O4分子可以以正方形结构或正四面体结构形式存在,其中正方形结构更有可能是O4分子的真实空间结构.     

O2分子激发态b1∑+g的势能函数

利用QCISD(T)、CISD、CID和HF方法在6-311 G*基组下对O2分子激发态b1∑ g的平衡结构和谐振频率进行了优化计算,对比所有计算结果,得出QCISD(T)为最优方法;利用QCISD(T)/6-311 G*方法对此态进行单点能扫描计算,用非线性最小二乘法拟合出了PG函数,得到了O2分子激发态b1∑ g的势能函数;分别将单点能扫描势能曲线与PG函数曲线和实验势能曲线进行对比,发现曲线符合得较好.