PBL教学法在结构化学休克尔分子轨道理论教学中的应用

休克尔分子轨道理论是结构化学课程中的重要内容,可预测或解释共轭分子性质、电子光谱等问题。其与势箱中粒子运动模型、分子轨道理论、分子对称性等知识点关联密切,综合性强。在该理论教学过程中运用问题式教学法(Problem-Based Learning,PBL),以典型问题引导学生自主学习,在循序渐进的问题中,学生的思考意识逐步增强,知识综合能力可得到有效提升。

一种改进的休克尔分子轨道模型预测纯碳环分子稳定结构

针对休克尔分子轨道(HMO)理论中只考虑相邻原子轨道相互作用的缺点,提出了一种改进的HMO模型,明确考虑间位碳原子共振积分,采用对称性匹配的分子轨道,得到了π共轭体系的能级公式,发现分子对称性降低可产生额外稳定化能,从而正确解释了纯碳环C2n分子稳定结构中键角交替变化规律,为理解二级Jahn-Teller效应提供了新思路。

一个处理共轭分子光谱的近似公式

运用一维势箱模型结合Hückel简单分子轨道理论,提出了一个预测共轭多烯烃吸收光谱的简便公式。将该公式用于处理并苯和石墨烯,解释了石墨烯和石墨导电以及π∞∞键具有金属键的特性。

基于现代信息技术的结构化学一维势箱理论和HMO法“翻转课堂”教学设计

结构化学在大学化学专业本科教育中属于理论性和抽象性较强的课程,因此适合运用"翻转课堂"创新教学手段加强学生的学习效果。我们围绕结构化学课程中的两个重难点和知识点,即"一维势箱理论"和"休克尔分子轨道(HMO)理论"进行了"一维势箱和HMO法用于烯烃离域电子处理"翻转课堂教学设计,详细介绍了该教学设计的具体内容并分析了学生在课堂中的表现。我们认为该翻转课堂教学不但加强了学生对量子力学基本原理的理解,更有助于提高学生从结构化学基本原理出发进行分析和解决问题的能力,并培养了学生的辩证思维能力、语言表达能力和团体合作意识。

对硼铬元素性质的理论解析

本文对硼(B)铬(Cr)两元素形成化合物的性质作了理论分析,得出满意的解释。对于硼形成三配位化合物BX3能稳定存在的根本原因是能形成离域∏键,并用休克尔分子轨道法进行处理,形成离域∏键后,可获得b32离域能,起到了稳定化作用。对于铬元素形成的低价态化合物,用晶体场理论作了分析,指出Cr(I)化合物不能稳定存在而Cr(Ⅲ)化合物能稳定存在的原因。

NNK结构与其代谢机理和致癌性研究

目的从化学结构的角度研究4-(N-甲基-N-亚硝胺)-1-(3-吡啶基)-丁酮(4-(methylnitro-samino)-1-(3-pyridyl)-1-butanone,NNK)的代谢机理和致癌性。方法利用HyperChem计算化学软件,在扩展休克分子轨道法的基础上进行计算,分析计算结果,阐述NNK的代谢机理以及其致癌性。结果前线轨道的能量差很小,而且LUMO能量低于原子轨道能量,决定了NNK代谢反应既可以接受电子作为氧化剂发生还原反应,也可以提供电子作为还原剂发生氧化反应。电荷分布的局部集中,为亲电试剂的进攻提供了便利。无论是NNK还是其初级代谢产物,高风险诱变性和致癌性基团的存在是其具有潜在致癌性的基础。结论从计算结果可以对NNK的代谢机理和致癌性作出令人满意的合理解释。

血卟啉声致荧光谱和光致荧光谱研究

对血卟啉生理盐水溶液的吸收谱和光致荧光谱进行了分析,并根据共轭化合物的休克尔分子轨道(HMO)图形理论对血卟啉πMO能量进行了估算,估算值与实验结果基本一致.同时对血卟啉的声致荧光谱的性质作了尝试性探讨.

CO_2稳定性与π键结构关系的探讨

根据休克尔分子轨道理论 ,对CO2 分子π分子轨道进行组建 ,并获得相应的轨道能级。通过对CO2 分子中组态 2π4 3、(π53和π33)及 2π22 的能量上的稳定性、对应键级、分子磁性及化学性质等方面进行比较 ,得出CO2 分子形成两个π4 3键使体系的能量降低最多 。

结构化学教学中两个化学模型下的教学过程对比

本文比较了一维势箱中的粒子模型和休克尔分子轨道理论两个教学过程的不同;分别用两个理论处理了链状共轭分子辛四烯、环状共轭分子苯的结构,不同的理论得到的结果有所不同.通过教学中前后联系、对比教学来解决结构化学教学过程中化学模型多,理论假设多,同学容易混淆的难题.

CeO_2(110)表面上CO氧化反应的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论系统研究了O2与CO在CeO2(110)表面的吸附反应行为.研究表明,O2在清洁的CeO2(110)表面吸附热力学不利,而在氧空位表面为强化学吸附,O2分子被活化,可能是重要的氧化反应物种.CO在清洁的CeO2(110)表面有化学吸附与物理吸附两种构型,前者形成二齿碳酸盐物种,后者与表面仅存在弱相互作用.在氧空位表面,CO可分子吸附或形成碳酸盐物种,相应吸附能均较低.当表面氧空位吸附O2后(O2/Ov),CO可吸附生成碳酸盐或直接生成CO2,与原位红外光谱结果相一致.过渡态计算发现,O2/Ov/CeO2(110)表面的三齿碳酸盐物种经两齿、单齿过渡态脱附生成CO2.利用扩展休克尔分子轨道理论分析了典型吸附构型的电子结构,说明表面碳酸盐物种三个氧原子电子存在离域作用,物理吸附的CO及生成的CO2电子结构与相应自由分子相似.