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小分子团簇以及HF和HCHO与H_2O形成二聚体的动态过程的分子形貌的理论研究

作　者: 罗伦
导　师: 赵东霞
学　校: 辽宁师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 分子形貌 单电子势垒 二聚体 氢键 第一电离能 结合能
分类号: O641.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


分子的形状和大小是现代化学中最重要的基本概念之一。杨忠志等人所提出的分子形貌,不仅可以表征分子形状和大小,还可以表征分子界面的电子密度分布。本文研究了一些小分子团簇的分子形貌,研究和探讨HF和HCHO与H2O形成二聚体过程中,分子形貌的动态变化。具体内容如下:1.（MH）n （M=Li, Na, K; n=1?4）小分子团簇的分子形貌研究。在MP2/6-311++G（3df, 3pd）水平下,优化得到了（MH）n （M=Li, Na, K; n=1-4）小分子团簇的低能构型,并计算了团簇的第一电离能,结合能,极化率。并且使用Davidson发展多年的精密从头计算MELD程序中CISD /6-31+G（d,p）方法,结合自编的PAEM程序,计算单电子作用势（PAEM）,并绘制出它们的分子形貌。研究了它们的单电子作用势（PAEM）的特征,探讨了化学键的单电子作用势的势垒Dpb与化学键的键长的关系。探讨了团簇的单电子作用势势垒tDpb也它们结合能的关系,获得团簇单电子作用势势垒可以用来表征它们的稳定性。对比了团簇中氢原子端和金属原子端的轮廓与相应孤立原子的轮廓,发现了这些团簇中H原子端轮廓膨胀,金属原子端轮廓收缩的现象,体现氢原子的吸引电子的能力强于Li,Na和K原子。2. A…H2O（A=CH3OH,HCHO,HCOOH）二聚体的分子形貌研究。在MP2/aug-cc-pvdz水平下,优化得到了A…H2O（A=CH3OH,HCHO,HCOOH）二聚体的低能构型,计算了二聚体的第一电离能,结合能,极化率。应用Davidson发展的MELD程序,使用CISD/6-31+ G（d,p）方法,结合自编的PAEM程序,计算了二聚体中一个电子所受到的作用势,绘制出它们的分子形貌。比较了沿O（A）…H（H2O）方向上,单电子作用势势垒Dpb,得出O（A）…H（H2O）距离越短,单电子作用势的势垒越大,氢键作用越强,二聚体结合能越大。3. HF…H2O二聚体和HCHO…H2O二聚体形成的动态过程。在MP2/6-311++ G （3df, 3pd）水平下,计算了HF…H2O二聚体不同O（H2O）…H（HF）距离下的第一电离能,结合能。使用Davidson发展的MELD程序中CISD/6-31+G（d,p）方法,结合自编的PAEM程序,计算了二聚体的单电子作用势（PAEM）,并绘制出它们的分子形貌。在氢键的形成过程中,当O（H2O）…H（HF）距离约为3.00（A）时,HF…H2O二聚体间电荷转移较多。而HF和H2O的分子轮廓在O（H2O）…H（HF）距离约为2.48（?）时,开始出现重叠。对HCHO…H2O二聚体也做了类似的处理。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-11
1 分子形貌(Molecular Face,简写为MF)理论  11-13
  1.1 分子中一个电子所受到的作用势(PAEM)的定义及表述  11
  1.2 分子的形貌(MF)的定义及表述  11-12
  1.3 分子形貌(Molecular Face,简写为MF)的计算方法  12-13
    1.3.1 分子中一个电子所受到的作用势(PAEM)  12
    1.3.2 分子形貌(Molecular Face,简写为MF)的绘制  12-13
2 小分子团簇的分子形貌  13-29
  2.1 (MH)_n (M=Li,Na,K;n=1-4)小分子团簇的分子形貌的研究  13-23
    2.1.1 计算方法  13
    2.1.2 (MH)_n (M=Li,Na,K;n=1-4)小分子团簇的低能结构  13-15
    2.1.3 (MH)_n(M=Li,Na,K;n=1-4)小分子团簇的一个电子所受到的作用势  15-19
    2.1.4 (MH)_n (M=Li, Na, K; n=1-4)小分子团簇的分子形貌  19-21
    2.1.5 (MH)_n (M=Li, Na, K; n=1-4)小分子团簇的形貌特征信息  21-23
  2.2 A…H_2O(A=CH_3OH,HCHO,HCOOH)二聚体的分子形貌的研究  23-29
    2.2.1 A…H_2O(A=CH_3OH,HCHO,HCOOH)的构型,极化率,结合能,第一电离能  23-24
    2.2.2 A…H_2O(A=CH_3OH,HCHO,HCOOH)二聚体的的一个电子所受到的作用势  24
    2.2.3 A…H_2O(A=CH_3OH,HCHO,HCOOH)的红外光谱分析  24-28
    2.2.4 A…H_2O(A=CH_3OH,HCHO,HCOOH)二聚体的分子形貌  28-29
3 二聚体的动态变化过程  29-46
  3.1 HF 与 H_2O 形成 HF…H_2O 二聚体的动态变化  29-38
    3.1.1 计算方法  29
    3.1.2 二聚体 HF…H_2O 在 O(H_2O)…H(HF)不同距离时的结合能,极化率,电荷分布  29-33
    3.1.3 二聚体 HF…H_2O 在 O(H_2O)…H(HF)不同距离时的一个电子所受到的作用势  33-36
    3.1.4 二聚体 HF…H_2O 分子间在 O…H 不同距离时分子形貌的动态变化景象  36-38
  3.2 HCHO 与 H_2O 形成 HCHO…H_2O 二聚体的动态变化  38-46
    3.2.1 HCHO…H_2O 二聚体的结合能,极化率,第一电离能  38-40
    3.2.2 HCHO…H_2O 二聚体的电荷分布  40-42
    3.2.3 HCHO…H_2O 二聚体的最高占据轨道成分分析  42-44
    3.2.4 HCHO…H_2O 二聚体的分子形貌  44-46
结论  46-47
参考文献  47-50
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  50-51
致谢  51

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学（理论化学）、化学物理学 > 结构化学 > 化学键理论
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