化学键离解能与分子结构之间的定量关系.doc

TheoreticalStudyontheRelationshipBetweenDissociationEnergyofChemicalBondsandItsMolecularStructure
YuXunmin,MaoMingxian#(DepartmentofChemistry,JingzhouTeachersCollege,JingzhouCity,Hubei434100#DepartmentofChemistry,WuzhouTeachersCollege,HexianCity,Guangxi542800)
AbstractAnapproachbasedonthetopologywasusedtostudytherelationshipbetweendissociationenergyofchemicalbondsanditsmolecularstructure,andderivationformulaaboutHalideandHydrideofAlkalimetalsandAlkalineearthmetalselement'sdissociationenergyat289K:D0=aYM+bNM/NA+c,whereaandb,carethreeconstantsdependedonthecompoundtype.Theresultscalculatedshowedthatthepredictedvaluesofdissociationenergyagreewiththeexperimentalvaluessatisfactorily,andtheaveragerelativewas1.48%for50kindsofHalideandHydrideofAlkalimetalsandAlkalineearthmetal,amongthemthemaximumwas6.40%.NotonlycanthequantitativerelationdevelopedinthispaperpredicttheD0ofMXandMH,M'X2andM'H2,butcanhelpdiscoverthesecretamongthestructure-propertyrelationshipofmatter.KeywordsDissociationenergy,Halide,hydride,Topologicalchemistry,Molecularstructure摘要用拓扑方法探讨了化学键离解能与其分子结构之间的关系，提出了计算碱金属与碱土金属卤化物、氢化物的化学键离解能的公式。用该公式计算了50种化合物的离解能，计算结果与实验值相当吻合。关键词离解能卤化物氢化物拓扑化学分子结构

化学键离解能与分子结构之间的定量关系
余训民毛明现#(荆州师范学院化学系湖北荆州434102#梧州师专化学系广西贺县542800)
近年来，拓扑学的发展及其向化学领域的渗透，为结构与性能关系的深入研究提供了一种有效的工具，引起国内外学术界的广泛关注[1]。化学键离解能是理论化学和化学工程学的重要参数，由于直接测定的困难，长期以来人们从不同角度提出不少经验的和半经验的计算方法[2-8]。本文试图根据分子的结构特点，用拓扑方法探讨化学键离解能与分子结构之间的关系，提出了一个既能描述分子化学键离解能的变化规律，又能预测分子中化学键离解能的定量关系式。1原理与方法分子的性质取决于分子的结构。分子的结构又取决于组成它的原子的性质，而原子的性质取决于它在元素周期表中的位置与自身最外层价电子结构。化学键的离解能反映了成键两原子之间的结合程度，成键原子的自身特性必然要通过化学键的离解能表现出来。化学键的离解能与分子的结构紧密相联，只要找出合适的结构参数来表达它们之间的关系，问题就迎刃而解了。分子的拓扑指数可描述分子结构的大小与形状。我们曾提出了一个描述无机分子结构大小和形状的拓扑指数YM[9]，其计算公式为：(1)式(1)中，k为分子中化学键的数目，Ri-j为i,j两原子形成的化学键键长，Vi和Vj分别为i和j原子的最外层价电子数。对于BaF2，其YM值为：一些碱金属M、碱土金属M′的卤化物(MX和M′X2)与氢化物(MH和M′H2)的YM值分别见表2和表3，计算时Ri-j的值取自文献[10]。同时，我们还发现，化学键离解能还与组成化学键两原子在元素周期表中所处的周期数N有关。本文利用现有的碱金属与碱金属卤化物及氢化物的离解能与其分子拓扑指数YM、组成分子的各原子的周期数N进行比较分析，提出了化学键离解能的计算公式：(2)式(2)中，NM为碱金属或碱土金属原子的周期数，NA为卤原子或氢原子的周期数，a,b,c是与化合物类型有关的常数，通过计算机拟合得到，D0为键的离