应用ABEEMσπ模型快速计算分子静电势

论文摘要

分子的许多物理、化学性质都与其静电势密切相关。分子静电势作为量子化学的理论指标,对于判断分子的某些性质,尤其是分子的反应活性都具有重要价值。分子的静电势已经广泛应用到与化学相关的研究领域。由于静电势由分子本身的性质决定,那么不同分子在其周围空间各点产生的静电势是不同的,因此可以采用静电势来描述分子本身的性质。借助于Fortran和Matlab计算机语言程序,本文建立了一种新的快速计算分子静电势的方法。应用此方法计算了HF、H2O、C2H2、NH3和CH4小分子的静电势,并对乙醇分子以及环戊二烯、呋喃、噁唑及异噁唑这几个五元环分子的静电势进行了计算,最后对水分子二聚体十种低能结构也进行了静电势值的计算。并且本文探讨了这十种低能结构的静电势分布特征。其中用到的电荷采用原子-键电负性均衡方法σπ模型（ABEEMσπ）计算的结果,结构由MP2／6-311++G（d,p）方法优化所得。杨等人首先定义了分子中一个电子所受到的作用势,并利用电子运动的经典转折点,定义和发展了一种新的表征分子界面的方法,即分子内禀特征轮廓。随着此模型的不断发展,杨等人又提出了分子形貌理论,此理论将电子密度标志在三维空间的分子内禀特征轮廓上,同时表征了分子的形状以及前沿电子密度。本文基于杨等人建立的内禀特征轮廓理论以及分子形貌理论,编制了分子静电势分布的程序,同时展示了分子的形状和其静电势的分布特征。分子的静电势分布图提供了分子静电性质的准确、客观和直观的图像。将我们的方法与从头算方法进行了比较,发现本文结果与从头算符合得很好,这就为大分子静电势的计算打下了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 理论基础和研究方法
• 1.1 原子-键电负性均衡方法σπ模型（ABEEM σπ）
• 1.1.1 密度泛函理论（DFT）
• 1.1.2 电负性均衡原理
• 1.1.3 原子-键电负性均衡方法σπ模型
• 1.2 ABEEM模型应用于水分子体系（ABEEM-7P水模型）
• 1.3 分子内禀特征轮廓理论及分子形貌理论
• 1.3.1 分子中一个电子所受到的作用势（PAEM）
• 1.3.2 分子形貌的计算方法
• 1.4 Fortran语言和Matlab图形学基础知识
• 1.4.1 Fortran的程序构成和基本规定
• 1.4.2 Matlab图形学基础知识
• 1.5 编程
• 2 一些小分子的静电势值计算及静电势分布图
• 2.1 氟化氢（HF）
• 2O）'>2.2 水（H₂O）
• 2H₂）'>2.3 乙炔（C₂H₂）
• 3）'>2.4 氨气（NH₃）
• 4）'>2.5 甲烷（CH₄）
• 2.6 乙醇分子静电势的计算及静电势分布图
• 3 几个五元环分子的静电势值计算以及静电势分布图
• 3.1 计算方法
• 3.2 几个五元环分子的静电势计算及分布图
• 3.3 小结
• 4 水分子二聚体10种低能结构的研究
• 5 结论和展望
• 参考文献
• 致谢