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第四节 计算化学

  1963年,东北重型机械学院于元甫,将元素的价电子除以它所在的层数而得到的商,命 名为价层商。经证实,元素的价层商,能定性或定量反映元素在周期系中随原子序数递变的 规律和这种递变改变的幅度;价层商还同相应的电负性、元素原子势和离子势呈直线关系。
    1978年,黑龙江大学陈念陔,发现苯稠环芳烃分子中环电流用分子轨道法计算比较复杂 ,于是在价键法基础上推出新的计算法,过程简单,所得结果能很好地与实验测定值符合。
    80年代,齐齐哈尔轻工学院宋国栋,用图论做数学工具处理有机分子结构、命名、描述 问题,对待树状和环状结构采用宋国栋自己提出的表达树的线性代码。尽管图论方法只能表 达结构异构,不能反映键长、键角、构象等等,但能将有机分子纳入电子计算机处理。
    东北重型机械学院于元甫,将元素周期系中原子外电子层相对稳定度随周期系数为奇或 为偶尔呈大小不同变化的现象,称为偶奇效应,指明偶奇效应的客观存在、依据、意义和产 生原因。
    齐齐哈尔轻工学院宋国栋,以杨辉三角形为基础,给出直链烷烃分子图Pn拓朴指数Z(P n)和非邻数P(Pn.K)算法,证明{Z(Pn)}是裴波那奇数列。
    哈尔滨工业大学韦永德,归纳已知实验结果,用描述键强度参数函数的方法,推导公式 ,计算烯土硼化物、硫化物、碳化物的热膨胀系数,补充实验数据的不足。
    齐齐哈尔轻工学院胡秀华,采用1968年郎乐(Renon)提出的有规双液体法对醋酸—水物 系汽液平衡数据进行热力学关联,通过手算求解校正了汽相醋酸分子的缔合,经实验数据验 证,所得精度满足设计要求。
    黑龙江省科学院石油化学研究所焦新宇、吉林大学汤心颐,求Aa——Bb—Cc型缩聚物分 子量分布函数和凝胶化后溶胶凝胶分布。高分子分子量分布函数作为表征高分子结构的基本 形式,一直为人们所悉心研究,研究方法有动力学法、几率与组合分析法、图论法、随机支 化过程理论的拉格朗日展开法。焦新宇、汤心颐发现,其中拉格朗日展开法简单易行,只是 使用中仅处理过单组分体系,有欠全面,焦新宇、汤心颐乃从分布函数出发解决凝胶化后溶 胶凝胶分配问题,按着明确的物理意义和严格的数学推导,将拉格朗日展开法推广到三组分 共缩聚体系。
    哈尔滨工业大学韦永德、陈刚,在吉林大学苟清泉1962年研究过渡族金属固溶体原子间 结合力基础上,接受苟清泉提出的起强化作用的两个效应(即强化原子与基体原子之间的成 键电子数增加引起强化,极化作用引起强化),进一步提出用化学键表达并给出表征原子键 强度的函数表达式,用键参数图总结合金元素对Fe基、Ni基合金强化的影响规律。
    哈尔滨工业大学徐华民、沙聚祯,由四点假设出发用计算机对键图进行分析,推导出符 合脉冲极谱的公式,用铜铁试剂、醋酸钠体系验证,实验结果与理论值符合。
    东北重型机械学院于元甫,从同一主族元素上下相邻元素价层商之差应构成无穷级数出 发,确认人造元素不能越出第8周期。又求解不含时间的类氢离子薛定方程,证实137号元 素是人造元素的极限,而这137号元素也恰在第8周期。
    黑龙江省科学院石油化学研究所焦新宇,推导考虑内环化影响Aa——Bb——Cc型缩聚物 凝胶化临界条件方程。缩聚体系或交联反应中内环化问题长期引起学术界关注,但处理方法 因引进成环概率因子而极为繁琐,又因需要推导概率生成函数不易获得简明解析表达式而难 以应用。惟吉林大学陈欣芳1978年应用数学期望的基本概念推导出包括内环化校正因子的Aa ——Bb型凝胶化反应方程式,后来未见有人再做三元以上共缩聚体系内环化问题理论处理。 焦新宇利用数学期望全概率公式和网状聚合物循环特点,推导包括环化反应分数的Aa—Bb— Cc型(其中Aa,Bb,Cc分别为具有a个A基、b个B基、c个C基的单体)共缩聚体系凝胶化临界 条件方程式,当不考虑内环化影响时,所得结果同吉林大学唐敖庆等1980年结果相同。
    黑龙江大学陈念陔用可编程序计算器完成量子化学中HM0法多种运算,并完成简单迭代运 算,供计算的有直链共轭多烯分子轨道能量、单环共轭环烃分子轨道能量含杂原子双原子体 系分子轨道能级和每个分子轨道中原子轨道系数,以及双原子体系中电荷自洽分子轨道和能 级。
    哈尔滨工业大学程光华,列出碳、氮、铁、磷、锑、锡、砷、硼、硫、锗、硒、碲、铋 、镍、铬、锰、硅、钼、钨、钒、钛、铌、锆、铊、铪、镧、铈、镨、钕、钪、钇、锌、铝 、镁的键参数函数,绘制两幅键数图,发现促进脆性的杂质元素、促进脆性发展的中等活泼 合金元素和公认的抑制脆性的较活泼的合金元素,各在界限分明的三个区域内,呈现良好的 规律。程光华又设计出某一元素相对促进或抑制脆性的标度。归纳的杂质元素(锑、磷、硫 、砷等)与合金元素(镍、铬、锰等)同时存在于d—Fe(碳氮都可与铁形成d—相)中所形 成的三元固溶体原子键的强弱与钢的回火脆性的关系,与实验结果吻合。
    齐齐哈尔师范学院岩魁生、赵永芳,用迪拉克—哈特里—福克—斯莱特方法计算碲、镝 、金元素原子K、L(1)、L(2)壳层奥杰电子能量,计算值是组态平均值。结果得出,用过 渡态概念计算重元素原子的奥杰电子能量,其准确度优于有人所做的计算轻元素奥杰电子能 量。
    吉林大学徐之雒、吉林省化纤研究所陈德芬、黑龙江大学刘忠义,对两个原子轨道或分 子轨道线性组合的匹配问题,根据轨道对称性提出一简单判别法给出判别式,成功地判定螯 移变反应和饱和碳原子上SN(2)反应。
    黑龙江省科学院石油化学研究所翁义荀,求解固定床催化剂层浓度与温度的分布,以期 让素有的数学模型更趋完善。翁义荀以气相催化氧化邻二甲苯制取邻苯二甲酸酐的列管式固 定床反应器为例,采用Crank—Nicolson差分方法,建立拟均相三维模型,以矩阵形式求得催 化剂层中温度与各反应组分的数值解。