绘制<i>π</i>分子轨道的切面等值线图

引用本文: 徐菁涵, 汪洋, 魏东辉. 绘制π分子轨道的切面等值线图[J]. 大学化学, 2025, 40(3): 23-29. doi: 10.12461/PKU.DXHX202403023 shu

Citation: Jinghan Xu, Yang Wang, Donghui Wei. Drawing Cross-Sectional Contour Maps of π Molecular Orbitals[J]. University Chemistry, 2025, 40(3): 23-29. doi: 10.12461/PKU.DXHX202403023 shu

绘制π分子轨道的切面等值线图

徐菁涵 ^1, ,
汪洋 ^{2,
,} ,
魏东辉 ^{1,
,}

1.
郑州大学化学学院, 郑州 450001;
2.
郑州轻工业大学材料与化学工程学院, 郑州, 450002

通讯作者: 汪洋,E-mail:wangyang@zzuli.edu.cn; 魏东辉,E-mail:donghuiwei@zzu.edu.cn

基金项目:
郑州大学大学生创新创业训练计划项目(2023CXCY286)；国家自然科学基金面上项目(21773214)；国家自然科学基金青年基金项目(21903072)；河南省自然科学基金优秀青年科学基金项目(212300410083)；河南省高等学校青年骨干教师培养计划(2020GGJS016)

摘要: 本实验拟训练本科生使用Excel软件通过休克尔分子轨道(HMO)法解得的π分子轨道数据绘制切面等值线图，可以直观地展示出诸如丁二烯和苯等简单共轭体系的π电子分布及性质。通过实验做出的图形能用于解决具体的化学问题和总结规律，如总结π轨道的节面个数与能级关系和判定电环化反应的立体选择性等。该实验将量子化学计算与分子结构性质预测相结合，有助于本科生掌握分子轨道理论的应用，且易于推广。

关键词:

English

Drawing Cross-Sectional Contour Maps of π Molecular Orbitals

Jinghan Xu ^1, ,
Yang Wang ^{2,
,} ,
Donghui Wei ^{1,
,}

1.
College of Chemistry, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China;
2.
Department of Material and Chemical Engineering, Zhengzhou University of Light Industry, Zhengzhou 450002, China

Corresponding author: Yang Wang, ; Donghui Wei,

Received Date: 05 March 2024
Revised Date: 06 May 2024
Available Online: 31 May 2024

Abstract: This experiment aims to train undergraduate students to use Excel to generate cross-sectional contour maps of π molecular orbitals through the Hückel molecular orbital (HMO) method. These maps can intuitively display the π electron distribution and properties of simple conjugate systems, such as butadiene and benzene. The contour maps generated from this experiment can be used to address specific chemical problems and summarize chemical principles, such as the relationship between the number of nodal surfaces and energy levels of π orbitals, and determining the stereoselectivity of electrocyclization reactions. By combining quantum chemical calculations with molecular structural property predictions, this experiment helps undergraduate students master the application of molecular orbital theory and is easy to promote.

Key words:

1. [1]
  周公度, 段连运. 结构化学基础. 第5版. 北京: 北京大学出版社, 2017: 30.
2. [2]
  程学礼, 赵燕云, 左健, 禚林海, 孙媛媛. 大学化学, 2023, 38 (8), 318.
3. [3]
  魏东辉, 牟方菁, 汪兴华. 大学化学, 2021, 36 (12), 2106047.
4. [4]
  王慧婷, 石小飞, 魏东辉. 大学化学, 2023, 38 (2), 266.
5. [5]
  Litofsky, J.; Viswanathan, R. J. Chem. Educ. 2015, 92, 291.Litofsky, J.; Viswanathan, R. J. Chem. Educ. 2015, 92, 291.
6. [6]
  Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; et al. Gaussian 16; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, USA, 2016.Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; et al. Gaussian 16; Gaussian Inc.: Wallingford, CT, USA, 2016.

扫一扫看文章

计量

PDF下载量: 0
文章访问数: 107
HTML全文浏览量: 14

通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

绘制π分子轨道的切面等值线图

通讯作者: 汪洋,E-mail:wangyang@zzuli.edu.cn; 魏东辉,E-mail:donghuiwei@zzu.edu.cn

English

Drawing Cross-Sectional Contour Maps of π Molecular Orbitals

Corresponding author: Yang Wang, ; Donghui Wei,

CCS Chemistry：嵌段共聚物自组装成 “三明治”二维有机材料，实现纳米级压力传感功能

CCS Chemistry：颜徐州、鲍哲南：你的皮肤可能是一片SPMs

CCS Chemistry：工作高效不疲劳，只须让催化剂动起来

CCS Chemistry：静电组装导向聚合- 聚电解质纳米凝胶量化制备新策略

CCS Chemistry：金黄色葡萄球菌醛基脱氢酶是如何识别特异性底物的？

计量

通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

中国化学会秘书处

绘制π分子轨道的切面等值线图

通讯作者: 汪洋,E-mail:wangyang@zzuli.edu.cn; 魏东辉,E-mail:donghuiwei@zzu.edu.cn

English

Drawing Cross-Sectional Contour Maps of π Molecular Orbitals

Corresponding author: Yang Wang, ; Donghui Wei,

CCS Chemistry：嵌段共聚物自组装成 “三明治”二维有机材料，实现纳米级压力传感功能

CCS Chemistry：颜徐州、鲍哲南： 你的皮肤可能是一片SPMs

CCS Chemistry：工作高效不疲劳，只须让催化剂动起来

CCS Chemistry：静电组装导向聚合- 聚电解质纳米凝胶量化制备新策略

CCS Chemistry：金黄色葡萄球菌醛基脱氢酶是如何识别特异性底物的？

计量

文章相关

通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

中国化学会秘书处

CCS Chemistry：颜徐州、鲍哲南：你的皮肤可能是一片SPMs