求量子化學基礎(chǔ) pdf 夏少武
- 教育綜合
- 2023-11-02 07:57:10
結(jié)構(gòu)化學專業(yè)學習哪些課程?
結(jié)構(gòu)化學是在原子、分子水平上研究物質(zhì)分子構(gòu)型與組成的相互關(guān)系,以及結(jié)構(gòu)和各種運動的相互影響的化學分支學科。它是闡述物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)與其宏觀性能的相互關(guān)系的基礎(chǔ)學科。 結(jié)構(gòu)化學是一門直接應(yīng)用多種近代實驗手段測定分子靜態(tài)、動態(tài)結(jié)構(gòu)和靜態(tài)、動態(tài)性能的實驗科學。它要從各種已知化學物質(zhì)的分子構(gòu)型和運動特征中,歸納出物質(zhì)結(jié)構(gòu)的規(guī)律性;還要說明某種元素的原子或某種基團在不同的微觀化學環(huán)境中的價態(tài)、電子組態(tài)、配位特點等結(jié)構(gòu)特征。 結(jié)構(gòu)化學一般從宏觀到微觀、從靜態(tài)到動態(tài)、從定性到定量按各種不同層次來認識客觀的化學物質(zhì)。演繹和歸納仍是結(jié)構(gòu)化學研究的基本思維方法。 課學時:50 學分:3 教材:《結(jié)構(gòu)化學基人大出版社會計學基礎(chǔ)第五版答案
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核外電子做的不是布朗運動,布朗是指分子擴散的運動 而電子是做的不規(guī)則運動,請采納中國計算化學奠基人劉若莊逝世,他是怎么樣去世的?
根據(jù)目前網(wǎng)絡(luò)上已搜到到的資料。劉先生于2020年10月8日因疾病醫(yī)治無效,在北京逝世。享年95歲。
劉先生是我國著名的物理化學家,中國計算化學的奠基人,中國科學院院士,北京師范大學化學學院教授。其代表作《量子化學基礎(chǔ)》在學術(shù)界和化學界中都廣泛引起反響。為我國的化學指出了全新的道路。
作為我國化學界的領(lǐng)軍人物。劉先生的一生是不平凡的一生。尤其編著的和參與的專著有三本。翻譯的作品有4本。發(fā)表的論文更是有200多篇。其中過半發(fā)表在國內(nèi)外重要刊物上。劉先生一生專注于學術(shù)研究和科研。獲得各種獎項無數(shù)。更是發(fā)表了很多對國內(nèi)外影響都相當巨大的成果。
化學是自然科學的一種。核心思想是在微觀層面研究物質(zhì)的組成和變化。總結(jié)其中的規(guī)律和特性。并且依照這些特性和規(guī)律來嘗試研究和制作新的物質(zhì)。近年來不斷涌現(xiàn)的各種性能和品質(zhì)都很優(yōu)秀的新物質(zhì)新材料?;旧隙际怯苫瘜W研究和材料研究,共同合作才能制造出來的。而生活中我們需要使用的暖氣煤氣等資源也是必須要經(jīng)過工業(yè)化學的萃取和提煉。才能安全的進入千家百戶。是提高人民生活水平必要的和基礎(chǔ)的科學分支。甚至有些科學家斷言。數(shù)學是研究世界的真相,化學則是人類改造世界的利刃。事實上數(shù)學和化學都是人類認識和改造世界的主要方法和手段。這也就有了,我們常說的學好數(shù)理化,走遍天下都不怕。
然而令人遺憾的是。由于環(huán)境和社會因素。研究化學的新生代越來越少。而化學相關(guān)專業(yè)薪資待遇低,工作也難找。入職門檻也高。頗有種我國的化學界,有點青黃不接的感覺。希望有關(guān)部門可以引起重視。
量子化學的應(yīng)用范圍
(一)在建筑材料方面的應(yīng)用
水泥是重要的建筑材料之一。1993年,計算量子化學開始廣泛地應(yīng)用于許多水泥熟料礦物和水化產(chǎn)物體系的研究中,解決了很多實際問題。
鈣礬石相是許多水泥品種的主要水化產(chǎn)物相之一,它對水泥石的強度起著關(guān)鍵作用。程新等[1 ,2]在假設(shè)材料的力學強度決定于化學鍵強度的前提下,研究了幾種鈣礬石相力學強度的大小差異。計算發(fā)現(xiàn),含Ca鈣礬石、含Ba 鈣礬石和含Sr 鈣礬石的Al -O鍵級基本一致,而含Sr 鈣礬石、含Ba 鈣礬石中的Sr,Ba 原子鍵級與Sr-O,Ba -O共價鍵級都分別大于含Ca 鈣礬石中的Ca 原子鍵級和Ca -O共價鍵級,由此認為,含Sr 、Ba 硫鋁酸鹽的膠凝強度高于硫鋁酸鈣的膠凝強度[3]。
將量子化學理論與方法引入水泥化學領(lǐng)域,是一門前景廣闊的研究課題,它將有助于人們直接將分子的微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能聯(lián)系起來,也為水泥材料的設(shè)計提供了一條新的途徑[3]。
(二) 在金屬及合金材料方面的應(yīng)用
過渡金屬(Fe 、Co、Ni)中氫雜質(zhì)的超精細場和電子結(jié)構(gòu),通過量子化學計算表明,含有雜質(zhì)石原子的磁矩要降低,這與實驗結(jié)果非常一致。閔新民等[4]通過量子化學方法研究了鑭系三氟化物。結(jié)果表明,在LnF3中Ln原子軌道參與成鍵的次序是:d>f>p>s,其結(jié)合能計算值與實驗值定性趨勢一致。此方法還廣泛用于金屬氧化物固體的電子結(jié)構(gòu)及光譜的計算[5]。再比如說,NbO2是一個在810℃具有相變的物質(zhì)(由金紅石型變成四方體心),其高溫相的NbO2的電子結(jié)構(gòu)和光譜也是通過量子化學方法進行的計算和討論,并通過計算指出它和低溫NbO2及其等電子化合物VO2在性質(zhì)方面存在的差異[6]。
量子化學方法因其精確度高,計算機時少而廣泛應(yīng)用于材料科學中,并取得了許多有意義的結(jié)果。隨著量子化學方法的不斷完善,同時由于電子計算機的飛速發(fā)展和普及,量子化學在材料科學中的應(yīng)用范圍將不斷得到拓展,將為材料科學的發(fā)展提供一條非常有意義的途徑[5]。 (一)在煤裂解的反應(yīng)機理和動力學性質(zhì)方面的應(yīng)用
煤是重要的能源之一。近年來隨著量子化學理論的發(fā)展和量子化學計算方法以及計算技術(shù)的進步,量子化學方法對于深入探索煤的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性之間的關(guān)系成為可能。
量子化學計算在研究煤的模型分子裂解反應(yīng)機理和預(yù)測反應(yīng)方向方面有許多成功的例子, 如低級芳香烴作為碳/ 碳復(fù)合材料碳前驅(qū)體熱解機理方面的研究已經(jīng)取得了比較明確的研究結(jié)果。由化學知識對所研究的低級芳香烴設(shè)想可能的自由基裂解路徑,由Guassian 98 程序中的半經(jīng)驗方法UAM1 、在UHF/ 3-21G*水平的從頭計算方法和考慮了電子相關(guān)效應(yīng)的密度泛函UB3L YP/ 3-21G*方法對設(shè)計路徑的熱力學和動力學進行了計算。由理論計算方法所得到的主反應(yīng)路徑、熱力學變量和表觀活化能等結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)對比有較好的一致性,對煤熱解的量子化學基礎(chǔ)的研究有重要意義。
(二)在鋰離子電池研究中的應(yīng)用
鋰離子二次電池因為具有電容量大、工作電壓高、循環(huán)壽命長、安全可靠、無記憶效應(yīng)、重量輕等優(yōu)點,被人們稱之為“最有前途的化學電源”,被廣泛應(yīng)用于便攜式電器等小型設(shè)備,并已開始向電動汽車、軍用潛水艇、飛機、航空等領(lǐng)域發(fā)展。
鋰離子電池又稱搖椅型電池,電池的工作過程實際上是Li + 離子在正負兩電極之間來回嵌入和脫嵌的過程。因此,深入鋰的嵌入-脫嵌機理對進一步改善鋰離子電池的性能至關(guān)重要。Ago 等[8] 用半經(jīng)驗分子軌道法以C32 H14作為模型碳結(jié)構(gòu)研究了鋰原子在碳層間的插入反應(yīng)。認為鋰最有可能摻雜在碳環(huán)中心的上方位置。Ago 等[9 ] 用abinitio 分子軌道法對摻鋰的芳香族碳化合物的研究表明,隨著鋰含量的增加,鋰的離子性減少,預(yù)示在較高的摻鋰狀態(tài)下有可能存在一種Li - C 和具有共價性的Li - Li 的混合物。Satoru 等[10] 用分子軌道計算法,對低結(jié)晶度的炭素材料的摻鋰反應(yīng)進行了研究,研究表明,鋰優(yōu)先插入到石墨層間反應(yīng),然后摻雜在石墨層中不同部位里[11]。
隨著人們對材料晶體結(jié)構(gòu)的進一步認識和計算機水平的更高發(fā)展,相信量子化學原理在鋰離子電池中的應(yīng)用領(lǐng)域會更廣泛、更深入、更具指導(dǎo)性。 生物大分子體系的量子化學計算一直是一個具有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域,尤其是生物大分子體系的理論研究具有重要意義。由于量子化學可以在分子、電子水平上對體系進行精細的理論研究,是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關(guān)酶的催化作用、基因的復(fù)制與突變、藥物與受體之間的識別與結(jié)合過程及作用方式等,都很有必要運用量子化學的方法對這些生物大分子體系進行研究。毫無疑問,這種研究可以幫助人們有目的地調(diào)控酶的催化作用,甚至可以有目的地修飾酶的結(jié)構(gòu)、設(shè)計并合成人工酶;可以揭示遺傳與變異的奧秘, 進而調(diào)控基因的復(fù)制與突變,使之造福于人類;可以根據(jù)藥物與受體的結(jié)合過程和作用特點設(shè)計高效低毒的新藥等等,可見運用量子化學的手段來研究生命現(xiàn)象是十分有意義的。