多参考态从头算方法在结构化学教学中的应用探索:以第二周期同核双原子分子为例

采用多参考态波函数方法CASPT2计算了第二周期同核双原子分子的基态平衡核间距和波函数,分析了其波函数中的电子组态贡献。通过在键级计算中引入次要组态的贡献,或采用自然轨道的分数电子占据数,我们合理解释了Be_(2)分子的存在和Be―Be间的非零键级,以及B_(2)和C_(2)中化学键键级分别为1–2和2–3的事实。上述结果可作为简单分子轨道理论的补充,共同帮助学生理解双原子分子的结构和成键本质。强调了波函数多组态特征在理解分子结构中的必要性,而且也验证了通过相对简单、高效的多参考态计算实验来辅助教学的可行性。

双原子分子键长对振动热容量的影响

在低温下双原子分子的振动自由度对气体的热容量没有贡献,当温度高于双原子分子振动特征温度的时候,振动自由度才被激发,这个双原子分子的振动是对原子间相互作用的简谐近似。不过,文献中给出的简谐近似判据,都是力学结果,而且这些结果都是定性的。本研究给出统计物理判据:简谐近似的有效性是温度必须远低于分子键能特征温度。

双原子分子振动热容量辨析

双原子分子理想气体中,分子内部振动运动和转动运动最简单的耦合使得振转运动对能量均分定理会出现偏离,此时,振动自由度对能量的贡献不一定是kT。对于氢分子来说,即使温度接近离解特征温度,振动自由度对能量的贡献近似为kT,即能量均分定理成立。

氢同位素双原子分子的解析势能函数

研究从重水中分离出T2 .首先 ,根据光谱常数导出氢同位素双原子分子ExtendedRydberg的分析函数 ,基于同位素效应计算OT(X2 Пi)的光谱常数 ,有助导出三原子分子 ,如DTO的解析势能函数 .将这些ExtendedRyd berg解析势能函数用于氘交换分离氚的热力学与分子反应动力学研究 .此外 ,由同位素位移极值得到当振动量子数vmax≈ 11.5 ,振动能级间隔△Ev(H2 )≈△Ev(T2 ) ,若v <vmax,△Ev(H2 ) >△Ev(T2 )和v>vmax时 ,△Ev(H2 ) <△Ev(T2 ) .因而 ,温度较低时 ,平衡移向T2 ;温度较高时 ,平衡移向H2 .与文献结果相似 。

理论离实验有多远?——用代数方法精确研究双原子分子的完全振动能谱和离解能

本文较系统地简介了双原子分子振动能谱和离解能的研究历史、现状及若干研究方法,重点介绍了孙卫国等最近建立的研究双原子分子完全振动能谱的代数方法(AM)和计算双原子分子离解能的新物理公式。然后应用AM方法和离解能新公式对一批同核和异核双原子分子,以及双原子分子离子电子态的完全振动能谱和离解能进行了研究。结果表明,AM方法和新建立的离解能解析式相结合的理论方法对研究双原子分子及离子的完全振动能谱和离解能是行之有效的、简单经济的物理方法,为实验技术难以精确测量其高激发振动能级或离解能的双原子分子或离子体系提供了获得精确的完全振动能谱和体系离解能的一种理论新方法。

分立位置表象中双原子分子振动能级的计算

用离散的位置基矢作为连续位置基矢的近似 ,构建分立位置表象。在分立位置表象中 ,哈密顿算符矩阵具有对角占优、带状稀疏的特点 ,矩阵元不用做积分运算 ,具有特别简单的解析表达式。分别对双原子分子在Morse势、Murrell Sorbie势和双阱势中运动情形 ,进行了数值计算。结果表明 ,在分立位置表象中计算双原子分子振动能级 ,方法简便 ,稳定性好 。

时域有限差分法对双原子分子振动光谱计算的应用

描述了将时域有限差分法应用于双原子分子振动能级的量子力学计算的方法。推导了含时Schr dinger方程的离散化公式 ,提出了对含时Schr dinger方程作数值求解的边界截断处理方法。在此基础上 ,利用HF分子的势能函数 ,对HF分子的振动能级进行了数值计算。结果表明 ,将时域有限差分法应用于双原子分子振动能级的量子力学计算是方便可行的。计算结果令人满意。

双原子分子体系的振动结构研究

最近通过微扰理论得到了双原子分子体系的能量表达式、振动光谱常数和转动光谱常数 ,并建议用代数方法和势能变分法由有限的振动能级求得收敛的振动能级的完全谱和高阶的振动力常数 .用该方法对一些双原子分子电子态的计算结果表明 :(1)代数方法得到的最高振动能收敛于正确的分子离解能 ;(2 )代数方法产生的振动能级不但能重复已知的精确能级 ,而且还能得到实验上和其他理论方法难以得到的高振动激发态的能级 ;(3)可用获得的各阶振动力常数fn比较同一分子的不同电子态的化学键的相对强度 .

激光诱导双原子分子荧光激发谱结构的分析方法

本文从光谱基本理论出发,分析了双原子分子电子振转能级结构和电子振转光谱结构的规律,得到了分析激光诱导激发谱结构和由实验测定的光谱计算分子常数的方法.

用代数能量方法研究氢化物双原子分子的完全振动能谱和离解能

本文用研究双原子分子振动能谱的新方法-代数方法(AM),研究了KH-X1Σ+,RbH-X1Σ+,DF-X1Σ+和DCl-X1Σ+等四个氢化物双原子分子的电子基态的振动光谱常数和振动能谱;用代数能量方法(AEM)研究了相应电子态的分子离解能。研究结果表明:使用实验获得的少数精确的振动能级[Eυ],由AM方法得到的振动能谱不仅能够重复这些电子态的已知实验能级,还能够得到用现代实验方法或精确的量子理论方法很难得到的所有高振动激发态的能级。由AEM方法能够得到比用文献发表的振动光谱常数计算获得的离解能值更准确的分子离解能。

双原子分子离解能的精确研究

基于LeRoy与Bemstein的工作，孙卫国等最近建立了计算精确的双原子分子离解能的新解析表达式．应用该公式和最近建立的研究双原子分子精确振动能谱的代数方法（AM），我们研究了一些双原子分子部分电子态的分子离解能，并与实验值进行了比较．研究结果表明，用新解析式获得的精确分子离解能与实验值符合得非常好．该式在理论上提供了获得精确分子离解能的物理新方法．

群论与异核双原子分子的光谱项

在分离原子模型的基础上,依据原子和异核双原子分子的对称性,给出了利用群论方法确定异核双原子分子光谱项的方法和具体步骤,这种方法要比常规的角动量耦合法简便.

锕系双原子分子的从头算研究(英文)

用相对论有效原子实势 (RECP)和密度泛函方法 (B3LYP) ,采用U和Pu原子的紧缩价基集合 [5s4p3d4f]/[3s3p2d2f],优化了U2 和Pu2 分子的平衡结构 ,得到它们的长键长(LBL)和短键长 (SBL)分别为 :U2 分子是 0 .3896 5和 0 .2 992 7nm ,Pu2 分子是 0 .45 375和0 .35 2 0 2nm ;导出了基态和最低激发态的势能函数 ,计算出它们的力常数、光谱数据和离解能。

异核双原子分子经典轨迹的辛格式计算以及与R-K法的比较

应用辛格式计算了ＣＯ和ＣＮ的经典轨迹，并与Ｒ－Ｋ法作了比较。

一种获取双原子分子的转动常数的方法

本文给出了对于任何双原子分子或双原子自由基分子,由其振动常数结合RKR方程、结合从头计算,获得势能曲线及其转动常数的方法。并对CN的基态和激发态进行了计算,结果与实验值符合得非常一致。

低激发态双原子分子的势能函数

对比分析了双原子分子的势能函数,发现用PG—高斯势函数表述低激发态双原子分子是一种可能的选择。按照微观过程原理和本文提出的“激发态选择规则”,可确定低激发态的离解极限与离解能,并导出63个激发态的PG—高斯势函数。

用双原子分子离子XY^+的能量自洽法研究卤化氢离子HX^+(X=F,Cl,Br,I)基态的势能函数

利用研究双原子分子离子XY+解析势能函数的能量自洽法(ECMI)研究了四个卤化氢离子HX+(X=F,Cl,Br,I)基态X2∏的势能函数.得到的势能函数表明,ECMI势能很好与Rydberg-Klein-Rees(RKR)数据相符合,而且在离子的渐进区和离解区域,ECMI势比常用的中性分子的势能函数的Morse势和Huxley-Murrell-Sorbie(HMS)等的结果更可靠,并能得到RKR方法在渐进区和离解区可能缺乏的势能数据,并且表明将能量自洽法从中性分子XY推广到一价双原子分子离子XY+是可行的.

部分卤素双原子分子激发态的势函数

用作者建立的研究双原子分子精确振动势能函数的能量自洽法(energyconsistentmethod,ECM),对四个双原子分子电子态———溴分子的两个激发态β1g(3P2)态和A'(2μ3Π)态,碘分子的激发态1μ(1D)和氯分子的激发态A'(2μ3Π)态的势能函数进行了研究.结果表明ECM势可很好地与Rydberg-Klein-Rees(RKR)数据相符合,得到了比常用的Morse势和Huxley-Murrell-Sorbie(HMS)势更加令人满意的结果.表明ECM势的确能更好地描述双原子分子电子态振动离解全过程的物理行为,ECM是一种简便易行的研究振动势能函数的成功方法.

同核双原子分子及其阳离子的共价键结构比较

绘制了H2,H+2,B2,B+2,C2,C+2,O2,O+2,F2,F+2的电子密度图形,计算了所讨论分子的键长,电子组态及键鞍点处的电荷密度,形象直观地说明了双原子分子及其对应的阳离子的共价键结构。

精确预言双原子分子Q线系高振转激发态的跃迁谱线

用多重差分的方法,从双原子分子跃迁谱线的普遍表达式出发,已经建立起了预言双原子分子P线系高激发振转跃迁谱线的解析物理公式。采用同样的方法,充分利用现有实验条件下测定的部分振转跃迁谱线数据,文章建立了预言双原子分子Q线系高激发振转跃迁谱线的物理公式。使用该公式和一组经过物理筛选的(15条)精确的实验跃迁谱线,研究了IrN分子A1Π—X1Σ+跃迁系统中(4,1),(3,1)跃迁带的Q支发射光谱。结果表明,该公式不仅很好地重复了所有已知的实验光谱数据,且正确预言了实验没有获得的很多高转动量子态的未知发射谱线,从而提供了一种新的预言高转动量子态的未知跃迁谱线的物理方法。