分子中的原子,化學鍵和原子電荷都是化學的重要和基本的概念,對其的研究和探討頗受重視。量子化學拓撲（QCT）是理論化學的一個新興分支,它使用動力系統(tǒng)的數(shù)學語言,探討與分子有關的標量場,進而分割和表征化學體系的性質(zhì)。本文采用密度泛函理論（DFT）中的Kohn–Sham單電子作用勢（KSpot）作為標量函數(shù),提出和建立KSpot的QCT理論,即KSpot QCT。首次探討了分子的KSpot及KS力的空間特性,給出分子中的原子和化學鍵概念的新定義,研究和探討雙原子和多原子分子以及復合物體系的結構和性質(zhì),獲得KSpot原子電荷。具體內(nèi)容如下。探討KSpot和KS力的空間特征。在兩個成鍵原子的區(qū)域內(nèi),KSpot勢能面有一個鞍點,該點在沿著和垂直化學鍵方向上分別對應KSpot的極大值和極小值,該點處的電子坐標稱為鍵臨界點。利用KSpot的梯度負值,即KS力,可以將分子分割為互不重疊的原子區(qū)域,這些力線始于無窮遠,止于鍵臨界點,這些線構成的曲面為原子間的分界面,獲得了分子中的原子。化學鍵為兩原子間經(jīng)過鍵臨界點的連線,即該連線鄰域KSpot極小值路徑。獲得無機、有機、生物小分子和復合物的KSpot原子電... 

【文章來源】：遼寧師范大學遼寧省

【文章頁數(shù)】：244 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

相同分子式，可能存在的不同構型

遼寧師范大學博士學位論文-3-圖1.1相同分子式，可能存在的不同構型。(a)，S與S之間不成鍵；(b)，S與S之間成鍵Fig.1.1Possibleconfigurationswiththesamemolecularformulafor.(a),NobondbetweenSandSatoms;(b)BondedbetweenSandSatoms圖1.2不同方法對化學成鍵的分析示意圖。(a)，X-ray；(b)，Lewis結構式；(c)，分子軌道；(d)，電子密度；(e)，QTAIM；(f)，電子定域化函數(shù)(ELF)；(g)，分子振動Fig.1.2Analysisofchemicalbondingamongdifferentmethods.(a),X-ray;(b),Lewisstructures;(c),Molecularorbitals;(d),electrondensity;(e),QTAIM;(f),Electronlocalizationfunction(ELF);(g),Molecularvibrations

ond,VB)[11]，分子軌道理論[12,13]，自然成鍵軌道(Naturalbondorbitals,NBO)[14,15]，塊定域波函數(shù)(Block-localizedwavefunction,BLW)[16-18]，能量分解分析(Energydecompositionanalysis,EDA)[19-21]，QTAIM[22,23]，ELF(Electronlocalisationfunction)[24]，概念密度泛函[25-27]，實驗密度獲得化學鍵[28]。最后一種方法雖然說是實驗方法，但是其實是一種間接的手段獲得的化學鍵。本文的主旨是如何利用KSpotQCT的手段，將化學鍵與嚴格的量子力學溝通起來，使得化學鍵不再是一個模糊的概念。(a)(b)圖1.3C8H8分子。(a)，無化學鍵示意圖；(b)，有化學鍵示意圖Fig.1.3C8H8molecule.(a),Withoutchemicalbonds;(b),Withchemicalbonds


本文編號：3414002