由Kohn–Sham单电子作用势的量子化学拓扑探讨分子中的原子，化学键和原子电荷

发布时间：2021-09-29 15:57

　　分子中的原子,化学键和原子电荷都是化学的重要和基本的概念,对其的研究和探讨颇受重视。量子化学拓扑（QCT）是理论化学的一个新兴分支,它使用动力系统的数学语言,探讨与分子有关的标量场,进而分割和表征化学体系的性质。本文采用密度泛函理论（DFT）中的Kohn–Sham单电子作用势（KSpot）作为标量函数,提出和建立KSpot的QCT理论,即KSpot QCT。首次探讨了分子的KSpot及KS力的空间特性,给出分子中的原子和化学键概念的新定义,研究和探讨双原子和多原子分子以及复合物体系的结构和性质,获得KSpot原子电荷。具体内容如下。探讨KSpot和KS力的空间特征。在两个成键原子的区域内,KSpot势能面有一个鞍点,该点在沿着和垂直化学键方向上分别对应KSpot的极大值和极小值,该点处的电子坐标称为键临界点。利用KSpot的梯度负值,即KS力,可以将分子分割为互不重叠的原子区域,这些力线始于无穷远,止于键临界点,这些线构成的曲面为原子间的分界面,获得了分子中的原子。化学键为两原子间经过键临界点的连线,即该连线邻域KSpot极小值路径。获得无机、有机、生物小分子和复合物的KSpot原子电... 

【文章来源】：辽宁师范大学辽宁省

【文章页数】：244 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

相同分子式，可能存在的不同构型

辽宁师范大学博士学位论文-3-图1.1相同分子式，可能存在的不同构型。(a)，S与S之间不成键；(b)，S与S之间成键Fig.1.1Possibleconfigurationswiththesamemolecularformulafor.(a),NobondbetweenSandSatoms;(b)BondedbetweenSandSatoms图1.2不同方法对化学成键的分析示意图。(a)，X-ray；(b)，Lewis结构式；(c)，分子轨道；(d)，电子密度；(e)，QTAIM；(f)，电子定域化函数(ELF)；(g)，分子振动Fig.1.2Analysisofchemicalbondingamongdifferentmethods.(a),X-ray;(b),Lewisstructures;(c),Molecularorbitals;(d),electrondensity;(e),QTAIM;(f),Electronlocalizationfunction(ELF);(g),Molecularvibrations

ond,VB)[11]，分子轨道理论[12,13]，自然成键轨道(Naturalbondorbitals,NBO)[14,15]，块定域波函数(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]，实验密度获得化学键[28]。最后一种方法虽然说是实验方法，但是其实是一种间接的手段获得的化学键。本文的主旨是如何利用KSpotQCT的手段，将化学键与严格的量子力学沟通起来，使得化学键不再是一个模糊的概念。(a)(b)图1.3C8H8分子。(a)，无化学键示意图；(b)，有化学键示意图Fig.1.3C8H8molecule.(a),Withoutchemicalbonds;(b),Withchemicalbonds


本文编号：3414002