外電場對多原子炸藥分子硝基甲烷ch

1外電場作用下多原子空間分子質量變化影響單質硝酸甲烷是一種低堿溶性、低安全、安定性好、價格低廉、實用性強的低爆速液體炸藥。硝基磺酸通常用作助燃劑、催化劑和高爆炸劑的原料，并在溫度高于420k或小摩擦和碰撞環境中爆炸。作為一種重要的弱炸藥，硝酸甲基丙烯酸酯的儲存和運輸對于儲存和運輸以及儲存和運輸過程中的穩定性研究非常重要。然而，關于炸藥分子的研究主要是對分子特征、分子特征和感覺的關系的研究。目前，關于爆炸分子的外部影響的研究很少。在這項工作中，密度泛函3-4、5、6、7、8、9、10和11只報道了不同外部觸發對多原子炸藥分子硝酸鈉ch3no2的基本結構、偶極角、原子電離作用、軌跡分布和旋轉常數的影響，以及不同外部環境對多原子炸藥分子硝酸鈉ch3no2的結構復雜。2ch3no2分子外電場參數分析本文利用Gaussian03程序,采用不同的方法,首先對CH3NO2分子進行結構優化計算,然后按照CH3NO2分子標準坐標,選取C-N連線方向為y軸,如圖1所示.在y方向加上一系列有限的外電場(0a.u.～0.003a.u.),采用密度泛涵B3LYP方法在6-31g*基組水平上對CH3NO2進行優化計算.計算采用加入有限場Gaussian03程序,在計算過程中,分子的哈密頓量中加入了-μ.F,μ為分子的偶極矩矢量,F為外電場矢量.在得到有限外電場作用下的CH3NO2分子穩定幾何構型的基礎上,再通過計算,分析CH3NO2分子的幾何構型、偶極矩、電荷分布、軌道能級分布等與外電場強度的大小和方向的關系.3結果與討論3.1向電場后c原子與三個h原子間的鍵長變化采用B3LYP/6-31g(d,p)方法,在y軸(C-N連線)方向施加不同電場(0a.u.～0.003a.u.)對CH3NO2分子進行結構優化,得到穩定分子結構.在不同外電場下,CH3NO2分子的幾何結構如表1所示.從表1可以看出,在y方向加上一系列正向電場后,C原子與三個H原子之間的鍵長以及C-N鍵長幾乎沒有改變,N原子和兩個O原子之間的鍵長略有增加;鍵角A(2,1,3)、A(2,1,4)、A(3,1,4)總體是隨外場的增加而略微減小,A(6,5,7)隨外場的增加減小較為明顯,鍵角A(2,1,5)、A(4,1,5)、A(1,5,6)、A(1,5,7)隨外電場的增加而顯著增大.由此可以得出,對于CH3NO2分子,y方向的有限外電場對分子鍵長幾乎沒有影響,對鍵角影響較大,總體效果是使得分子沿著y方向變得較為扁長.在不同外電場下,CH3NO2分子的能量、偶極矩見表2.從表2可以看出,隨著正向外電場的增加,CH3NO2分子的總能量逐漸減小,并且在所施加的有限外電場范圍內幾乎呈線性減小,其變化規律見圖2所示.而偶極矩卻隨外電場的增加而顯著增加,且幾乎線性增加.其變化規律見圖3所示.偶極矩μ越大,說明分子極性越強.3.2ch3no2分子c、n、h原子帶負電荷密度的分布在不同外電場作用下采用B3LYP/6-31g(d,p)方法,對CH3NO2分子進行結構優化計算得到的CH3NO2分子的電荷分布,結果見表3.從表3數據可以看出,在CH3NO2分子中,C和兩個O原子帶負電荷,而N和三個H原子帶正電荷.隨著電場的逐漸增大,C和兩個O原子的電負性增強,同時三個H原子周圍的正電荷密度也增大.N原子周圍的正電荷密度卻減小.但C和兩個O原子所帶負電荷與N和三個H原子帶正電荷總數始終大小相等,方向相反.3.3最低空軌道能量根據密度泛函B3LYP/6-31g(d,p)方法對CH3NO2分子在不同外電場作用下進行優化計算得出的基態穩定結構,可以得出不同外電場作用下的CH3NO2軌道分子能量,在表4中列出了CH3NO2分子體系最高占據軌道(HOMO)能量EH,最低空軌道(LUMO)能量EL,能隙Gap.Gap的計算公式為:每個分子軌道都有相應的能量,最高占據軌道(HOMO)能級反映了失去電子能力的強弱,HO-MO能級越高,該分子越易失去電子.而最低空軌道(LUMO)能級在數值上與分子的電子親和勢相當,LUMO能級越低,該分子越易得到電子.能隙Gap的大小反映了電子從占據軌道向空軌道發生躍遷的能力,在一定程度上代表了分子參與化學反應的能力.從表4可以看出,隨外電場強度的增大,最高占據軌道和最低空軌道能級均逐漸降低,但外電場對分子最低空軌道影響較大,最低空軌道的能級比最高占據軌道的能級下降得快,導致最高占據軌道與最低軌道能隙逐漸變小,見圖4.由于能隙逐漸變小,導致能級分布變密.3.4ch3no2分子轉動常數隨外電場的變化規律在不同外電場作用下對CH3NO2分子進行結構優化計算得到的CH3NO2分子的轉動常數見表5所示.三個轉動常數隨外電場的變化規律如圖5所示.從表5可以看出,CH3NO2分子的轉動常數A隨外電場的增大而逐漸增大,轉動常數B和C則隨外電場的增大而逐漸減小,但增大和減小的幅度均很小,圖5幾乎看不出此變化規律,表明外電場對CH3NO2分子轉動常數的影響較小.4ch3no2分子動力學特性計算及分析表明:①外電場對CH3NO2分子結構有較大影響,沿分子軸y方向有限電場對分子鍵長幾乎沒有影響,對鍵角影響較大,總體效果是使得分子沿著y方向變得較為扁長;分子總能量隨電場的增大而逐漸減小.②外電場對CH3NO2分子能級有較大影響,HOMO能級、LUMO能級均隨電場的增大而降低;外電場對分子最低空軌道影響較大,最低空軌道的能