典型小分子之间弱相互作用的理论研究

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1、.分类号：论文编号：2009020636密级：公开贵州大学2012届硕士研究生学位论文典型小分子之间弱相互作用的理论研究学科专业：凝聚态物理研究方向：功能材料与纳米技术导师：隆正文教授研究生：韩玉华中国﹒贵州﹒贵阳2012年3月......目录目录I摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1背景和意义11.2研究现状与进展11.3研究的内容3第二章几种类型的分子间的弱相互作用42.1氢键42.2范德华力62.3卤键72.4其他类型8第三章研究分子间弱相互作用的理论方法93.1量子化学方法93.2BSSE和CP校正法

2、123.3自然键轨道（NBO）理论分析133.4分子中的原子（AIM）理论分析16第四章过渡态理论204.1过渡态理论原理204.2过渡态理论的发展204.3势能面23第五章HRnCCH和X(X=N2,O2,H2O,NH3)分子间相互作用的理论研究275.1计算方法285.2计算结果和分析285.3小结34第六章在气相中HRnCCH和X(X=H2O,NH3)反应的过渡态理论研究356.1计算方法366.2计算结果和分析366.3小结41总结42参考文献43致谢51攻读硕士期间发表的学术论文目录52...摘要本文对惰性

3、气体（氡）分子参与形成的化合物的成键特点、分子间相互作用的类型等方面进行了从头算的理论研究，研究内容包括体系的平衡几何构型、振动频率分析、键距分析、轨道理论分析、分子中的原子理论分析等方面，与此同时还分析了该体系与大气中小分子（氨气、氮气、氧气和水）相互作用的特点和形成稳定复合物的过程。研究的主要内容如下:1．用二级微扰理论(MP2)方法研究HRnCCH与X(X=N2,O2,H2O,NH3)相互作用的构型和性质，分别在aug-cc-pVTZ-pp和aug-cc-pVTZ水平下探究Rn原子和其他原子。HRnCCH与X组

4、成的复合物中，在其势能面上找到3个能量最低点，分别对应三种稳定构型（一种环形和两种线性结构）。在这些复合物中，H-Rn键的伸缩振动在线性结构CXA中表现为红移，而在线性结构CXB和环形结构CXC中表现为蓝移，最大的红移是在CNH3A中的-35.71cm-1，最大的蓝移是在CH2OB中的76.45cm-1。同时，还在复合物CH2OC和CNH3A中发现了极大的红移，分别是O-H键的-154.7cm-1和C-H键的-96.15cm-1。自然键轨道理论分析表明：在所有的轨道间相互作用中，C→σ*H-Rn之间的相互作用占主导作

5、用。分子中的原子分析表明：势能密度绝对值最大的是0.0220a.u和总电子能量最小的是-0.0055a.u，对应的都是HRnCCH和H2O组成的环形结构。2．在MP2/aug-cc-pVTZ-pp理论水平上研究了亚稳态物质HRnCCH与大气中H2O和NH3形成的络合物、过渡态、反应物、产物。在CCSD(T)/aug-cc-pVTZ-pp理论水平上对优化的几何构型进行了单点能计算。计算表明：HRnCCH与H2O、HN3反应生成HCCH和HRnOH、HRnNH2的能垒分别是56.7kJ·mol−1、79.1kJ·mol−

6、1，所以HRnCCH与HRnOH、HRnNH2之间的转化是难于进行的；除此之外，对于HRnCCH与H2O、HN3反应分别生成HRnCHC(OH)H、HRnCHC(NH2)H的活化能是235.9kJ·mol−1、192.9kJ·mol−1。并且比对应的HCCH与H2O、NH3反应的能垒分别高约17.5kJ·mol−1和10.9kJ·mol−1，所以HRnCCH比HCCH的反应性降低。关键字：分子间弱相互作用，量子化学计算，氢键，自然键轨道理论（NBO），分子中的原子理论(AIM)，过渡态理论....ABSTRACTIn

7、thedissertation,westudythechemicalpropertiesandreactionprocessesoftransitionmetalcomplexeswithabinitiomethods,includinggeometry,electronicstructure,chemicalbondcharacter,reactionprocessesandsoon.Meanwhile,wealsostudythenovelhydrogenbonding(HB)inthespecific.1．We

8、haveinvestigatedthestructuresandpropertiesofthehydrogenbondedcomplexesformedbetweenHRnCCHandX(Xstandfornitrogen,oxygen,waterandammonia)usingMP2(full)theoreticalmethodattheau