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分子模型在高中有机化学学习中的作用探究

中学化学教学参考 2016年第11X期 24-25页

作者：王婵西安市长安四中

有机物分子结构复杂、繁多,难以掌握,造成了学生学习有机物的困难。学生缺少空间想象力,不能准确把握有机物分子的空间结构。利用直观的分子模型使学生更易接受分子立体结构、理解有机物分子结构特点,帮助学生建立有机物分子空间结构的... 详细信息

有机物分子结构复杂、繁多,难以掌握,造成了学生学习有机物的困难。学生缺少空间想象力,不能准确把握有机物分子的空间结构。利用直观的分子模型使学生更易接受分子立体结构、理解有机物分子结构特点,帮助学生建立有机物分子空间结构的概念本文充分利用有机物分子模型进行教学活动,让学生充分认识有机物分子的空间结构,辨别同分异构体,辨别等效氢,判断有机物分子中各原子共线。

关键词：球棍模型空间结构分子模型有机物分子作用探究有机化学正四面体

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不同煤阶煤大分子模型构建及对比

现代地质 2024年

作者：张晨张松航唐书恒张守仁李哲范志辉中国地质大学(北京)能源学院西部钻探录井工程分公司(地质研究院) 中联煤层气有限责任公司非常规天然气地质评价与开发工程北京市重点实验室海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室

煤大分子模型的构建对研究煤的物理化学性质和高效利用有基础性意义，然而当前尚缺乏反映不同煤阶煤性质的大分子模型的构建和对比。为此，本研究利用工业分析和元素分析，以及核磁共振碳谱、红外光谱、X射线光电子能谱等测试手段，结... 详细信息

煤大分子模型的构建对研究煤的物理化学性质和高效利用有基础性意义，然而当前尚缺乏反映不同煤阶煤性质的大分子模型的构建和对比。为此，本研究利用工业分析和元素分析，以及核磁共振碳谱、红外光谱、X射线光电子能谱等测试手段，结合前人数据，构建并搜集了河曲煤、孝义煤、店坪煤、高阳煤、阳泉煤、赵庄煤等横跨褐煤到无烟煤(RO＝0.46%～3.21%)的13个不同煤阶煤大分子模型序列。煤大分子结构参数显示，随煤阶升高，芳香结构中芳碳率呈3阶段增加演化趋势；桥周比、桥接芳碳均线性增加，侧支芳碳、氧接芳碳在煤变质第一次跃变点以前快速减少。脂肪结构中脂碳率与芳碳率相反，呈3阶段减小趋势；甲基碳第一次跃变点之前增加最后减小；亚甲基碳呈波动变化与三次煤化跃变对应；氧接脂碳的变化情况规律不明显。含氧官能团含量则随煤阶的升高而减少。范德华能和键伸缩能的降低对分子稳定性起主导作用，氢键能只在低阶煤(褐煤)和中阶煤(长焰煤、气煤)及分子之间起作用。低阶煤(褐煤)和中阶煤(长焰煤到瘦煤)的多分子总能量低于等量单分子的能量，而高阶煤(贫煤和无烟煤)由于π―π作用多分子能量高于等量单分子能量。总体上，文中所建大分子模型序列反映了煤变质规律，揭示了煤分子能量构成。研究成果有望能为进一步的煤大分子模拟工作提供基础煤分子构型。

关键词：煤分子模型官能团能量构型煤阶

分子模型SPC/Fw-EPM2对CO_(2)水合物动力学及热力学特性表征

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制冷与空调（四川） 2022年第6期36卷 843-849页

作者：苏保照焦丽君李裕斌李倩青岛职业技术学院海尔学院青岛266555 中国石油大学新能源学院青岛266555

CO_(2)水合物在碳捕集和封存、空调蓄冷、海水淡化等工程领域均具有潜在的应用价值,但是受到水合物合成诱导期长、过冷度大和生长速率缓慢等问题的制约。分子动力学模拟能够在微观尺度模拟水合物动力学行为,描述微观特性,为解决以上动... 详细信息

CO_(2)水合物在碳捕集和封存、空调蓄冷、海水淡化等工程领域均具有潜在的应用价值,但是受到水合物合成诱导期长、过冷度大和生长速率缓慢等问题的制约。分子动力学模拟能够在微观尺度模拟水合物动力学行为,描述微观特性,为解决以上动力学问题提供理论支撑。然而,分子模型不同,水合物的宏观性质也有较大差异,而且不同热力学条件下不同分子模型也表现出不同的特点。为此,以分子模型SPC/Fw-EPM2为例,通过表征CO_(2)水合物的微观结构特性,拟合分解速率与温度的依赖性,计算活化能以及平衡温度等,得到CO_(2)水合物的动力学和热力学性质。通过对比实验结果,提出分子模型SPC/Fw-EPM2能够较好的描述CO_(2)水合物微观特性,为微观机理的探索提供理论支撑。

关键词：分子模型 CO_(2)水合物分子动力学模拟活化能平衡温度

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分子模型再现闪电战

环球科学 2015年第8期 19-19页

作者：蒂姆·保路卡李宁曦

1939年，德国在对波兰的战争中首次使用了闪电战。在那次致命的军事进攻中，德国人先以重型火力攻击施以干扰。而后出其不意地撕开了对方防线。近80年后的今天，几位俄罗斯物理学家发现，他们可以用气体的分子动力论重现这次奇袭。

关键词：分子模型闪电战 1939年出其不意物理学家德国人俄罗斯动力论

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基于分子模型的支化聚合物流变性能模拟

高分子材料科学与工程 2017年第1期33卷 109-112,118页

作者：闵志宇沈俊芳申长雨曹伟刘春太洛阳理工学院材料科学与工程学院河南洛阳471023 郑州大学橡塑模具国家工程中心河南郑州450002

通过布朗(Brown)动力学方法模拟了有限伸展非线性弹性(FENE)珠-簧链支化聚合物分子模型在稳态和瞬态剪切流场中的运动,得到分子构象信息,同时对支化聚合物分子力场进行计算分析,模拟支化聚合物流变性质,研究支链长度、弹簧模型参数和剪... 详细信息

通过布朗(Brown)动力学方法模拟了有限伸展非线性弹性(FENE)珠-簧链支化聚合物分子模型在稳态和瞬态剪切流场中的运动,得到分子构象信息,同时对支化聚合物分子力场进行计算分析,模拟支化聚合物流变性质,研究支链长度、弹簧模型参数和剪切速率等对该模型定常与非定常流变性质的影响。结果表明,珠簧链模型能够较好地描述支化聚合物分子结构,随支链长度的增加,支化聚合物黏度升高,随剪切速率的升高,伴随有假塑性剪切变稀现象发生,并且弹簧拉伸常数不同,支化聚合物黏度稳态值也不同。

关键词： Brown动力学 FENE珠簧链流变性能分子模型支化聚合物

木耳菌糠分子模型的构建及其热解机理的研究——基于实验和模拟

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木耳菌糠分子模型的构建及其热解机理的研究——基于实验和模拟

作者：侯冬萌东北电力大学

学位级别：硕士

目前,我国建筑业能源消耗总量骤然升高,生物质气化锅炉已经运用到许多建筑中。生物质能在建筑方面的主要体现于建筑节能领域,为了走出符合国情的建筑节能道路,农村节能应以生物质能为主。与此同时,木质纤维素生物质的应用及其加工技术... 详细信息

目前,我国建筑业能源消耗总量骤然升高,生物质气化锅炉已经运用到许多建筑中。生物质能在建筑方面的主要体现于建筑节能领域,为了走出符合国情的建筑节能道路,农村节能应以生物质能为主。与此同时,木质纤维素生物质的应用及其加工技术正变得越来越重要,高性能计算的迅速扩展为木质纤维素生物质转化技术的发展提供了前所未有的机会。木耳菌糠是一种农林生产废弃物,通过热解技术可将其生物能转化为化学能加以利用,实现无害化处理。热解机理的研究是生物质能源领域的主要研究方向之一。以往研究经验表明,可以从分子角度判断并预测木耳菌糠的热化学反应性、结构变化以及相关产物生成与分布的规律。为了实现这一目标,必须选取合适的建模框架,有效地构建出木耳菌糠的大分子结构模型。本文通过分子模拟与实验研究相结合的方式,对木耳菌糠分子结构及其热解反应机理进行了深入研究。首先,借助傅立叶变换红外光谱(FTIR)、元素分析、工业分析、组分分析、扫描电镜(SEM)以及热解-气相色谱/质谱(Py-GC/MS)等多种技术手段对木耳菌糠的基础结构特性进行了详细的表征和分析,得到了相关基础结构特性参数。其次,利用分子模拟方法构建出木耳菌糠纤维素、半纤维素和木质素的二维模型及其相应的三维模型。最后,通过一系列退火动力学仿真和几何优化计算,确定了木耳菌糠三维大分子模型。通过模型与实验参数和热失重曲线趋势的对比分析,证明了模型是合理的。基于上述大分子结构模型,选取三种结构组分交联处的局部分子模型作为木耳菌糠模化物,采用分子动力学(MD)和密度泛函理论(DFT)计算模拟手段,全面地开展了菌糠分子结构的模拟研究。由分子层面出发,揭示出木耳菌糠热解机理以及分子结构的反应性。通过菌糠分子结构模型的电子特性研究,计算了由三组分结构单体构成的化合物的电子密度分布特性以及前线轨道特性,最终达到预测木耳菌糠的热解反应过程及热解产物的目的。Mulliken居群分析和电子密度分析的结果表明,氧原子对木质素的芳香环结构之间的π-π共轭效应有显著影响,导致电子在氧原子上聚集。与其他原子相比,半纤维素的呋喃环和纤维素的吡喃环结构中的氧具有更高的电荷密度和更强的反应活性。此外,通过计算HOMO和LUMO分子轨道,考察了木耳菌糠的化学反应性质,HOMO-LUMO能隙值证明了多环芳烃的结构更容易发生化学反应,决定了木耳菌糠热解过程中化学键的初步断裂。通过计算Mayer键级,预测了木耳菌糠模化物分子模型在热解过程中化学键的断裂。最后筛选出八个由三种结构组分构成的小分子化合物模型,设计了八条化学反应路径,并阐述了其热解机理和结构特征。

关键词：木耳菌糠结构组分分子模型动力学模拟化学反应性

碳材料的分子模型及模拟方法在吸附中应用的研究进展

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天然气化工—C1化学与化工 2021年第S01期46卷 1-9页

作者：姚晨牧冯丽安亚雄付强沈圆辉张东辉唐忠利李文彬天津大学化工学院化学工程研究所化学工程联合国家重点实验室天津300350

多孔炭作为吸附剂中重要的一类材料,在捕获烟气中二氧化碳(CO_(2))、有机废气净化和工业废水回收有机物等领域应用广泛。区别于结构有序的晶态吸附材料,大部分炭材料具有无定型的结构和化学特性,运用计算机研究介、微尺度界面吸附现象... 详细信息

多孔炭作为吸附剂中重要的一类材料,在捕获烟气中二氧化碳(CO_(2))、有机废气净化和工业废水回收有机物等领域应用广泛。区别于结构有序的晶态吸附材料,大部分炭材料具有无定型的结构和化学特性,运用计算机研究介、微尺度界面吸附现象的分子模拟技术用于多孔炭材料的研究具有不可替代的优势。回顾了自分子模拟技术兴起以来使用较广泛的炭材料模型,如狭缝孔类模型、虚拟多孔碳类模型和纳米碳材料模型的建模理论、发展历程和应用场景;概述了研究炭材料吸附行为常用的分子模拟方法——蒙特卡洛方法、分子动力学方法、密度泛函理论和逆蒙特卡洛方法,及其在多孔炭材料吸附中的应用实例,指出了未来分子模拟技术在炭材料吸附领域的机遇和挑战。

关键词：吸附多孔炭材料分子模型模拟方法

生物质裂解油催化裂解精制机理研究(Ⅱ)——生物质油沥青质的分子模型

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太阳能学报 2012年第2期33卷 243-248页

作者：戎欣黄清发谢丹许庆利王复李洪宇颜涌捷华东理工大学生物质能源研究中心上海200237

测定生物质裂解油和催化裂解精制油沥青质的平均分子质量和元素含量,计算两种沥青质基本结构单元的平均分子式。通过1H-NMR,13C-NMR波谱计算得到一系列平均结构参数,建立生物质裂解油和催化裂解精制油沥青质的分子模型,并用傅里叶变换... 详细信息

测定生物质裂解油和催化裂解精制油沥青质的平均分子质量和元素含量,计算两种沥青质基本结构单元的平均分子式。通过1H-NMR,13C-NMR波谱计算得到一系列平均结构参数,建立生物质裂解油和催化裂解精制油沥青质的分子模型,并用傅里叶变换红外光谱进行验证。分析结果表明:精制后的催化裂解精制油的沥青质含量减少,分子量降低,含氧官能团明显少于生物质裂解油沥青质,而芳环数目增加。由此可见,经过精制反应后的催化裂解精制油沥青质的分子量变小,氧含量降低,芳香度增加,从而会影响生物质油的品质。

关键词：生物质裂解油催化裂解精制油沥青质平均结构参数分子模型

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分子模型及其在手性识别机理研究上的应用

分析化学 2004年第11期32卷 1550-1555页

作者：江峰施介华严巍李兵浙江工业大学药学院杭州310032 浙江工业大学药学院

介绍了近十几年来在色谱手性识别机理研究中的分子模型。在这些模型中 ,采用量子力学、分子力学和分子动力学等方法计算了手性选择试剂与对映体之间的相互作用 ,并借助X射线晶体学、核磁共振技术和计算机模拟等技术建立了各种分子模型 ... 详细信息

介绍了近十几年来在色谱手性识别机理研究中的分子模型。在这些模型中 ,采用量子力学、分子力学和分子动力学等方法计算了手性选择试剂与对映体之间的相互作用 ,并借助X射线晶体学、核磁共振技术和计算机模拟等技术建立了各种分子模型 ,研究在手性化合物分离过程中的手性识别机理。

关键词：分子模型对映体手性识别评述