UO2、UC 2和UCO分子的结构和热力学性质
气体分子的结构与性质
气体分子的结构与性质气体是一种物态，指原子或分子在空间中的自由运动，完全填充容器的状态。
气体化学包括气体分子的结构与性质研究，涉及化学、物理等多个学科。
本文将从气体分子的结构、性质以及应用等方面进行探讨。
一、气体分子的结构气体分子是由不同原子（如H, O, N等）通过共价键形成的分子，其结构现已通过先进的实验技术得到了深入的研究。
由于气体分子大多数时候处于高速运动的状态，因此其结构比较复杂，一般采用各种成象技术或计算方法进行研究。
在气体分子的结构中，分子的组成元素和原子间的键结构是最基本的部分。
例如O2等分子中，两个原子通过共价键（又称“氧化物键”）结合成双原子分子。
而在一些大分子气体分子中，如多聚物、聚合物等，分子的结构更加复杂。
总之，气体分子的结构是生成气态物质的重要因素，也是气态物质自由运动、不易相互磁力作用的重要特征。
二、气体分子的性质气体分子的性质主要取决于气体分子的结构及其分子内外力学作用。
以下是一些典型的气体分子性质。
1. 对容器有压力：气体分子之间的运动状态产生了分子间的压力。
当气体分子撞击容器时，会在容器的壁上产生一定压力。
气压与气体分子数密度、分子速度以及分子之间的作用力等因素相关，这也是杜尔冕定律的基本原理。
2. 具有迅速扩散性：由于气体分子之间分子距离大，布朗运动引起的扩散速度较快。
当气体分子间无相互作用力时，气体分子之间的撞击频率决定了其扩散速度。
3. 具有高度的均匀性：由于气体分子具有无序性，所以气体分子的状态在整个气态物质中基本上是均匀的。
这种均匀性是气体分子在热力条件下产生的一种特殊的结构状态。
4. 具有吸热特性：气体分子的运动状态会改变气体分子的热量状态。
当气体分子运动状态发生变化时，会吸收或释放热量。
因而气体分子具有吸热或排热的特性，这对于研究气体的状态交换、变压等具有重要的意义。
5. 具有可压缩性：气体分子间存在着虽然微小但是相互作用的力，因此气体分子的体积不等于气体分子数×单个分子体积。
选修三U2 分子结构与性质
选修三U2 分子结构与性质复习板块一：概念辩析1，共价键、范德华力及共价键的比较*共价键（配位键是一种特殊的共价键）！概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用！分类：极性共价键、非极性共价键！特征：有方向性、有饱和性！影响强度的因素：成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定！对物质性质的影响：①影响分子的稳定性②共价键键能越大，分子稳定性越强（键能与非金属性无关）例题：下列说法不正确的是（）A.δ键比π键重叠程度大，形成的共价键强B.两个原子之间形成共价键时，最多有一个δ键C.在气体单质中，一定有δ键，可能有π键D.N2分子中有一个δ键，2个π键解析：由于原子轨道“头碰头”比“肩并肩”重叠程度大，所以δ键更稳定，A正；两原子间形成共价键，先考虑形成δ键，因此两原子之间若形成单键，一定是δ键，若形成双键，则一个δ键一个π键；若形成三键，则一个δ键两个π键，B正；稀有气体为单原子分子不存在化学键，C错；D正答案：C*范德华力（N：分子间作用力不等于范德华力，对某些分子来说，分子间作用力包括范德华力与氢键）！概念：物质分子之间普遍存大的一种相互作用力！分类：无！特征：无方向性、无饱和性！影响强度的因素：①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大！对物质性质的影响：①影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质②组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。
如F2<Cl2<Br2<I2,CF4<CCl4<CBr4*氢键（不是化学键，它主要影响物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质）！概念：由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力！分类：分子内氢键、分子间氢键（分子内有氢键时，往往会降低分子间作用力，从而使物质的熔、沸点降低。
如：两种羟基苯甲醛的结构及其熔点和沸点。
二氧化钒饱和吸收的原理
二氧化钒饱和吸收的原理二氧化钒（VO2）是一种具有特殊性质的材料，具有金属-绝缘体相变（Metal-Insulator Transition，简称MIT）特性。
当它处于低温时，呈现金属相，具有较高的电导率；而当温度升高到一定点，它会突然转变为绝缘体相，电导率急剧下降。
这种特殊的相变性质使得二氧化钒成为一种理想的饱和吸收材料。
二氧化钒饱和吸收的原理就在于利用这种相变特性。
在低温下，二氧化钒处于金属相，能够吸收辐射能量并实现高效率激光吸收。
而当温度升高到一定点后，二氧化钒发生相变，变为绝缘体相，无法再吸收外界的辐射能量。
饱和吸收实际上是通过控制二氧化钒与外界辐射能量的相互作用来实现的。
在低温下，二氧化钒处于激发状态，辐射能量与其相互作用，激发了二氧化钒晶体内的电子跃迁。
这些电子跃迁能够吸收光子能量，并且吸收系数与能量有关。
当原子或分子从低能级吸收能量向高能级跃迁时，存在一个饱和吸收阈值。
当能量对低能级的激发达到饱和吸收阈值时，吸收率饱和，即无法进一步增大能量的吸收。
这是因为在此能量下，粒子的占据概率随着激发而增加，但占据概率增加的速度逐渐降低，最终趋于一个平稳的状态。
在二氧化钒中，通过控制光子的能量，可以使其达到饱和吸收阈值。
当光子能量与二氧化钒晶体能级匹配时，二氧化钒晶体将吸收光子能量，电子跃迁发生，吸收系数增大。
而当光子能量高于阈值时，由于达到饱和吸收，增大能量将无法被吸收。
为了实现饱和吸收，通常需要调节激光的功率和频率。
功率越大，光子能量越高，饱和吸收阈值也相应增加。
而频率则与二氧化钒的晶格结构、电子能带结构等因素有关，不同材料的饱和吸收阈值可能存在差异。
除了功率和频率的调节，二氧化钒饱和吸收还受到温度的影响。
随着温度的升高，二氧化钒经历相变，从金属相变为绝缘体相，饱和吸收现象消失。
因此，通过控制二氧化钒的温度，可以实现对饱和吸收的调控。
总结起来，二氧化钒饱和吸收的原理是通过调节激光的功率、频率和控制温度，使二氧化钒晶体在较低温度下进入金属相，实现对光子能量的高效率吸收。
ruo2分子空间结构
ruo2分子空间结构
ruo2分子是一种具有特殊空间结构的分子。
它由一个中心原子和周围的两个或三个配位原子组成。
这种独特的结构使得ruo2分子具有许多特殊的性质和应用。
ruo2分子的空间结构决定了它的化学性质。
由于配位原子与中心原子之间的键长和键角的关系，ruo2分子呈现出一种扭曲的形状。
这种扭曲使得ruo2分子在化学反应中具有较高的活性和选择性。
例如，在催化反应中，ruo2分子可以有效地催化氧化反应，将有机物氧化为高值化学品。
此外，由于ruo2分子的空间结构，它还可以作为催化剂用于电化学反应，如燃料电池和电解水产氢等。
除了在化学领域中的应用，ruo2分子的空间结构还对其物理性质产生影响。
由于分子结构的扭曲，ruo2分子具有较高的极化率和介电常数。
这使得ruo2分子在电子器件中具有潜在的应用价值。
例如，ruo2分子可以作为高性能电容器的电极材料，用于储能和能量转换等领域。
ruo2分子的空间结构还对其光学性质产生影响。
由于分子的扭曲结构，ruo2分子具有较宽的光吸收范围和较高的光吸收强度。
这使得ruo2分子在光催化和光电子器件中具有潜在的应用价值。
例如，ruo2分子可以作为光催化剂，用于太阳能光解水产氢等环境友好的能源转换过程。
ruo2分子的空间结构决定了其化学、物理和光学性质。
这种独特的结构赋予了ruo2分子许多特殊的应用价值。
通过进一步研究和探索ruo2分子的空间结构及其相关性质，我们可以为各种领域的科学和工程问题提供新的解决方案。
二氧化氮单个分子能量
二氧化氮单个分子能量二氧化氮分子，化学式为 NO2，是一种奇电子分子，拥有一个未成对电子。
这种未成对电子赋予二氧化氮分子独特的性质和反应性。
二氧化氮分子的电子结构二氧化氮分子中，氮原子拥有七个价电子，而每个氧原子拥有六个价电子。
分子中共有 19 个价电子，其中 17 个形成共价键，而剩下的两个未成对电子则分部在两个氧原子上的π 反键轨道中。
二氧化氮分子的分子轨道二氧化氮分子的分子轨道可以根据对称性进行分类。
σ 轨道是对称于分子的主轴的，而π 轨道则垂直于主轴。
二氧化氮分子的分子轨道能级图如下：σ1s: 成键轨道，由两个氮的 1s 轨道形成σ1s: 反键轨道，由两个氮的 1s 轨道形成σ2s: 成键轨道，由两个氧的 2s 轨道形成σ2s: 反键轨道，由两个氧的 2s 轨道形成π2p: 成键轨道，由两个氧的 2p 轨道形成π2p: 反键轨道，由两个氧的 2p 轨道形成σ2p: 成键轨道，由氮的 2p 轨道和氧的 2p 轨道形成σ2p: 反键轨道，由氮的 2p 轨道和氧的 2p 轨道形成二氧化氮分子的能级二氧化氮分子的能级可以通过量子力学计算得到。
分子中电子的总能量可以表示为：E = Σ(i)εi其中，εi 是第 i 个分子的能级。
二氧化氮分子的基态能级对应于所有电子占据最低能级的分子轨道。
基态能级为 -174.2 千焦/摩尔。
激发态能级对应于一个或多个电子占据较高能级分子轨道。
二氧化氮分子的反应性二氧化氮分子的未成对电子使其具有高的反应性。
它可以与多种物质反应，包括：与一氧化碳反应：二氧化氮与一氧化碳反应生成二氧化碳和一氧化氮。
这个反应是光化学烟雾形成中的关键一步。
与水反应：二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮。
这个反应是酸雨形成中的关键一步。
与臭氧反应：二氧化氮与臭氧反应生成二氧化氮和氧气。
这个反应是平流层臭氧耗损中的关键一步。
二氧化氮分子的高反应性使其成为大气中一种重要的化合物。
它参与多种大气化学反应，对环境和人类健康产生重大影响。
第二章 双原子分子的结构和性质
大学化学
第二章 双原子分子的结构与性质 （钟伟）
同核双原子分子的能级 Ψ2
Ψ1
E1 = E2 =
α + αS ab + β − αS ab
1 + S ab
=α + =α −
β − αS ab
1 + S ab
α − αS ab − β + αS ab
1 − S ab
β − αS ab
1 − S ab
大学化学
第二章 双原子分子的结构与性质 （钟伟）
要得到能量最低时的参数值，只需对能量求极值：
∂ε ∂ε ∂ε ∂ε ＝ = = ... = =0 ∂c1 ∂c2 ∂c3 ∂c n
利用求极值的方法，调节参数，找出能量最低时对应 的波函数作为体系基态的近似波函数，这种方法称为 线性变分法
大学化学
第二章 双原子分子的结构与性质 （钟伟）
库仑积分 Haa 亦称α积分
J=(1+1/R)e-2R
在通常分子间距时，J很小
原子轨道能量
大学化学
第二章 双原子分子的结构与性质 （钟伟）
交换积分 Hab 亦称β积分
在两个原子 成键过程中 起重要作用
⎛ 1 2R ⎞ −R K =⎜ − ⎟e ⎝R 3 ⎠
大学化学
第二章 双原子分子的结构与性质 （钟伟）
px-px, px-dxz, py-py, py-dzy, dzy-dzy, dxz-dxz
原子轨道线性组合成为分子轨道时，轨道数目不变，轨 道能级改变。 在得到的分子轨道中，能量低于原子轨道的分子轨道称 为成键轨道； 能量高于原子轨道的称为反键轨道； 能量等于原子轨道的称为非键轨道。
大学化学
多原子分子的结构和性质(1)
1. 各电子对之间的静电排斥力。
互 斥 2. Pauli 斥力，即价电子对之间自旋一样的电子互
相回避的效应。
辽宁石油化工大学
一、价电子对互斥理论的要点
原子周围各个价电子对之间由于互相排斥作 用，在键长一定的条件下，相互间距离愈远愈稳定。 要求价电子对等距离地分布在同一球面------形成 规那么的多面体构造
二、多原子分子的构型
对于ALm型分子记作：
ALmEn
辽宁石油化工大学
三、判断分子几何构型的原那么：
当中心原子A周围存在m个配位体L及n个孤 对电子对E〔ALmEn〕时，提出判断分子几何构 型的原那么如下：
1.为使价电子对间斥力最小，可将价电子对看作等距 离地排 布在同一个球面上，形成规那么的多面体形
辽宁石油化工大学
四、推断分子或离子的空间构型的具体步骤：
1. 确定价层电子对数。它可由下式计算得到：价层 电子对数VP＝〔中心原子A价电子数 + 配位原 子L提供电子数 ± 离子代数值〕/2
原那么： A的价电子数=主族序数。 配体L：H和卤素每个原子各提供一个价电子，氧与
硫不提供价电子。 正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。
★式当。m+n=2 时，直线形； ★ 当m+n=3 时，三角形； ★ 当m+n=4 时，四面体形；★ 当m+n=5 时，三方双锥
形；
★ 当m+n=6 时，八面体形。
2.按照经典的共价单键、双键和三键构造式加以 处理，将双键、三键和单键均作为一个键区 计算原子间互斥作用；键区间排斥力大小顺 序为：
大学无机化学经典课件：分子结构
已知：F- 的半径 r = 133Pm
规律： rMn+< rM ； rMn- > rM rNa+ > rMg2+ > rAl3+
rF- < rCl- < rBrrFe3+ < rFe2+
键型过渡：成键两元素的电负性差值 越大，键的极性越强
32
离子键的强度通常用晶格能的大小来衡量。因为在离 子晶体中，既有相反电荷之间的库仑吸引力，又有相同电 荷之间的排斥力，所以离子化合物中离子键力是晶体中吸 引力和排斥力综合平衡的结果。
δ键：一个原子的d轨道与另一个原子相 匹配的d轨道以“面对面”的方式重
叠 （通过键轴有两个节面）
20
σ
π
键 ， 键 的 不 同
21提供而形成的
形成配位键的必备条件： 1）一个原子价电子层有孤对电子 2）另一原子价电子层有空轨道。
如：CO分子
22
4 . 键的极性
价电子对排布方式为：当价电子对的数目为 2 时，呈 直线形；当价电子对的数目为 3 时，呈平面三角形；当价 电子对的数目为 4 时，呈正四面体形；当价电子对的数目 为 5 时，呈三角双锥形；当价电子对的数目为 6 时，呈八 面体形。
55
（3）对于只含共价单键的 ABn 型分子，若中心原子 的价层中有 m 个孤电子对，则其价层电子对总数是 n + m 对。
对数 型
子对的排
m ABnLm 布方式
0 AB5
1 AB4L
分子的
几何构 型
实例
三角 双锥 形
变形 四面 体
PF5,PCl5, AsF5
SF4,TeCl4
3 2 AB3L2
烧结成型的UO2 陶瓷燃料微观力学性能研究进展
第14卷第5期精密成形工程斯嘉轩1，吴璐1,2，滕常青1，辛虹阳1，王桢1，张伟1，方忠强1,2，温榜1,2，莫华均1，伍晓勇1,2（1.中国核动力研究设计院第一研究所，成都 610005；2.中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室，成都 610213）摘要：作为反应堆的核心，UO2陶瓷燃料的力学性能与其安全可靠性、经济性紧密相关，一直是国内外的研究热点。
当前学者已针对未辐照UO2燃料开展了大量研究，结果表明，UO2燃料的力学性能受晶粒尺寸、晶体取向、气孔率、O/U比、应变量、掺杂相类型及掺杂量等多种因素影响，并且还与测试温度密切相关，但这些影响因素对其力学性能的耦合作用尚不清楚。
近年来国外研究者还通过先进的纳米力学测试技术，对辐照后的UO2陶瓷燃料进行了研究，为其设计制备和寿期内性能预测提供了关键数据支撑。
首先介绍了UO2微观力学性能研究手段，并对未辐照以及辐照后UO2陶瓷燃料微观力学性能研究进展进行了综述，总结了现有的不足并提出了后续研究的建议：在服役温度以及事故温度下对不同燃耗的UO2燃料开展研究，获得实际工况和事故工况下UO2燃料微观力学性能随燃耗的演变规律及机制，为燃料元件持续优化改进提供支撑。
关键词：核燃料；UO2；纳米压痕；微观力学性能；辐照DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2022.05.020中图分类号：TL349 文献标识码：A 文章编号：1674-6457(2022)05-0143-10Research Progress on Micromechanical Properties of Sintered UO2 Ceramic Fuel SI Jia-xuan1, WU Lu1,2, TENG Chang-qing1, XIN Hong-yang1, WANG Zhen1, ZHANG Wei1,F ANG Zhong-qiang1,2, WEN Bang1,2, MO Hua-jun1, WU Xiao-yong1,2(1. The First Sub-institute, Nuclear Power Institute of China, Chengdu 610005, China; 2. Science and Technology on ReactorFuel and Materials Laboratory, Nuclear Power Institute of China, Chengdu 610213, China)ABSTRACT: As the core of the reactor, the mechanical performance of UO2 ceramic fuel is closely related to its safety, reli-ability and economy, and has been a hot research topic at home and abroad. Numerous studies have been conducted by previous scholars on unirradiated UO2 fuels. The results show that the mechanical properties of UO2 fuels are affected by various factors such as grain size, crystal orientation, porosity, O/U ratio, strain, doping phase type and doping amount, and are also closely re-lated to the test temperature, but the coupling effect of these influencing factors on their mechanical properties is not clear. In recent years, foreign researchers have also conducted studies on irradiated UO2 ceramic fuels through advanced nanomechanical testing techniques, providing key data to support their design, preparation and lifetime performance prediction. Firstly, this paper introduces the research methods of UO2 micromechanical properties, and reviews the progress of micromechanical properties of unirradiated and irradiated UO2 ceramic fuels, summarizes the existing shortcomings, and proposes recommendations for fol-low-up research: research on UO2 fuels with different burnups under service temperature and accident temperature, and obtain the evolution law and mechanism of UO2 fuel micromechanical properties with burnup under actual working conditions and ac-收稿日期：2021–09–02基金项目：国防基础科研计划（JCKY2017201C016）作者简介：斯嘉轩（1996—），男，硕士，研究实习员，主要研究方向为核燃料及材料的辐照效应。
socl2分子偶极矩
socl2分子偶极矩
socl2分子是一种三角双锥形分子，由一个硫原子和两个氯原子组成。
它具有分子偶极矩，意味着这个分子在电场中会有一个方向性的受力。
要计算socl2分子的分子偶极矩，需要知道它的分子结构和原子电荷分布。
硫原子的电负性较高，会吸引一定的电子密度，所以它是分子的负极，而氯原子则是正极。
因此，socl2分子的偶极矩的方向指向硫原子。
分子偶极矩可以用公式μ=q×r来计算，其中μ是偶极矩的大小，q是分子的电荷，r是分子的质心到偶极矩的距离。
对于socl2分子，偶极矩的大小是1.61 Debye，其中Debye是一个电极矩单位，相当于10^-18 esu·cm。
socl2分子的偶极矩使它具有极性，这意味着它可以与其他极性分子发生相互作用。
例如，它可以与水分子形成氢键，这是一种强的化学键，可以影响化学反应和物理性质。
因此，了解分子偶极矩对于理解socl2分子在化学中的行为至关重要。
- 1 -。
UCP2的研究进展
UCP2的研究进展作者：贾晓丽来源：《赤峰学院学报·自然科学版》 2011年第7期贾晓丽（赤峰学院医学院，内蒙古赤峰 024000）摘要：解偶联蛋白2（uncoupling protein 2，UCP2）是线粒体内膜上的阳离子载体蛋白，可引起质子渗漏，使线粒体膜电位降低，氧化磷酸化过程解偶联，从而使三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）合成减少；同时也能抑制活性氧（reactive oxygen species，ROS）的产生.在不同的细胞，细胞不同状态下UCP2对细胞的影响不完全相同.UCP2对于机体能量代谢、活性氧的调控作用近年来备受关注，尤其在糖尿病、非酒精性脂肪肝、神经系统疾病、心脏疾病等研究领域.本文将对UCP2的作用、特点以及与一些疾病的关系作一阐述.关键词：UCP2；质子漏；活性氧中图分类号：R346 文献标识码：A 文章编号：1673-260X（2011）07-0039-03线粒体是真核细胞内重要的细胞器，细胞生命活动所需能量的90%是由线粒体供给，因此线粒体被称为是细胞的“能量工厂”.近年来对线粒体的功能研究发现线粒体与细胞内自由基的产生、清除，细胞凋亡、死亡，以及许多疾病的发生有密切的关系.解偶联蛋白2（uncoupling protein 2，UCP2）是线粒体内膜上解偶联蛋白家族成员之一，能通过“质子漏”作用，使线粒体内膜外的质子直接进入线粒体基质，降低了内膜两侧的质子电化学梯度，使氧化过程与二磷酸腺苷（adenosine diphosphate，ADP）磷酸化过程解偶联，从而使ATP合成减少，能量以热的形式释放.同时由于内膜两侧质子电化学梯度降低，呼吸链上的电子回漏减少，使活性氧(reactive oxygen species，ROS)生成减少.因此，UCP2在调节线粒体功能和能量代谢方面发挥着极其重要的作用.然而，虽然近年来对UCP2的功能进行了大量的研究，目前对于其生理功能仍然存在许多争论，而且越来越多的研究表明UCP2在不同的组织细胞中可能发挥不同的生理功能，并参与了许多疾病的发生发展过程.1 UCP2的基因定位与分布解偶联蛋白2（uncoupling protein 2，UCP2）是1997年Fleury等发现并克隆的与UCP1具有高度同源性的解偶联蛋白家族中的一个新成员，其基因定位于人的第11号染色体(11q13)，小鼠的第7号染色体上，其蛋白由309个氨基酸残基组成，与UCPl和UCP3分别有59％和73％的序列同源性，其相对分子量约为32kD.UCP2广泛分布于人类及啮齿类动物各组织器官中，包括骨骼肌、脂肪、肺、心、肾、肝、脑、胃肠道、脾、胸腺和胰腺等.UCP2因其分布广泛，近年来对其研究较多.一些研究证实UCP2具有限制活性氧的产生、减少胰岛素分泌、调节脂肪酸代谢、抗细胞凋亡、参与巨噬细胞介导的免疫应答和炎症过程等功能.2 影响UCP2表达、作用的因素2.1 自由脂肪酸（free fatty acids，FFA）对UCP2表达有调节作用.研究发现高脂饮食时,血中游离脂肪酸水平明显增高，诱导了UCP2mRNA的表达[1].另有研究证明，给予肥胖抵抗的A/J小鼠高脂饮食可使脂肪组织中的UCP2表达量明显上调，但在有肥胖倾向的C57BL/6J小鼠中并没有观察到这一现象.在脂肪细胞中，不同的脂肪酸对UCP2表达的调节效果不同：多不饱和脂肪酸〉单不饱和脂肪酸〉饱和脂肪酸，其调节机制可能是通过包括过氧化物酶体增殖活化受体家族的转录因子在内的机制实现的.2.2 过氧化物酶体增殖活化受体（peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR）,PPAR家族包括α、δ、γ三型，分布在不同的组织中.有实验表明，PPARα在褐色脂肪组织中高度表达；PPARγ激动剂噻唑烷二酮类可以使体内胰腺、骨骼肌、褐色脂肪组织、肝脏中UCP2mRNA表达增加；而白色脂肪组织中无此反应.PPARδ在大脑皮质神经元分布广泛，PPARδ基因敲除的小鼠在大脑中动脉阻塞缺血后，脑功能障碍要比野生型更严重，UCP2mRNA表达要比野生型低，提示其原因可能是与PPARδ可以诱导UCP2表达，对缺血后的脑组织起到保护作用.有实验表明PPAR是通过改变与UCP2基因增强子结合的转录因子的活性来调节UCP2的表达[2].2.3 瘦素（leptin）:人类UCP2的基因定位显示其与高胰岛素血症和肥胖相关联.瘦素是肥胖基因编码的产物，具有调节进食、增加能量消耗、促进脂肪分解的作用.离体细胞培养研究发现，瘦素可以使离体培养的大鼠的白色脂肪组织细胞中UCP2mRNA的水平增加.动物实验表明，瘦素处理4-7天的啮齿类动物的胰腺和附睾的白色脂肪中UCP2表达增加.上述研究结果显示，瘦素通过上调脂肪组织中的UCP2的表达，可以增加脂肪酸氧化，促进脂肪分解.2.4 甲状腺激素：甲状腺激素是调节能量代谢的主要因素之一，甲状腺的功能状态可以影响UCP2的表达.Hoffstedt等[3]研究发现，在甲状腺功能亢进时,受试者脂肪组织中UCP2mRNA 的含量比甲状腺功能正常时升高了2.5倍.给大鼠连续7天皮下注射T3后发现UCP2mRNA的表达有组织特异性，在心肌显著升高，在骨骼肌中呈平缓升高，但在肾和肝中无反应.Hitomi[4]等用T3处理的大鼠脂肪细胞，2小时后UCP2mRNA和蛋白表达增高.目前研究认为，甲状腺激素对UCP2表达的调节可能是通过甲状腺激素结合受体以及甲状腺激素反应元件、PPAR等共同参与来完成.另外研究发现，甲状腺激素与与去甲肾上腺素对UCP2的调节具有协同作用.此外，胰岛素、糖皮质激素、视黄酸、热休克蛋白等对UCP2的表达也有调节作用.2.5 UCP2的抑制剂：特异性体内抑制剂的缺乏一直是UCP2功能研究中的阻碍.传统抑制剂嘌呤核苷酸不能穿过细胞膜而无法在细胞及整体水平应用.长久以来，人们一直在寻找一种有效的体内抑制剂，来证实UCP2的质子转运活性.Zhang等[5]从传统中药栀子的提取物中发现一种有效的活性成分京尼平（genipin），作为一种双亲性的小分子，京尼平能够自由穿过细胞膜在线粒体水平抑制UCP2介导的“质子漏”，而不影响线粒体的其他功能.这一发现，为在整体乃至细胞水平对UCP功能的研究提供了可能，是一种比较理想的研究UCP2体内功能的抑制剂，京尼平已经被成功用于β胰岛细胞和脂肪细胞的UCP2功能的研究.3 UCP2与活性氧活性氧（reactive oxygen species，ROS）是指一类化学性质活泼的含氧物质，包括超氧阴离子（O2-·）、羟自由基（OH·）、过氧化氢分子（H2O2）、烷氧基（RO·）、氢过氧化物（ROOH）、和单线态氧（1O2）等.线粒体是生理条件下ROS的主要来源，细胞内90%以上的ROS来自线粒体呼吸链，ROS的产生与电化学质子梯度（electrochemical proton gradient，△ψm）呈正相关，△ψm增高可抑制电子沿呼吸链传递，漏出的电子与氧结合生成超氧化物（superoxide）,超氧化物还可通过各种反应生成其它活性氧.此时适当的解耦联能减少线粒体内ROS的产生.线粒体内膜上的UCP2蛋白通过其解耦联作用可以降低△ψm，从而抑制活性氧的生成.而且局部的解耦联可以降低线粒体内DADH/NAD的比率，为脱氢酶提供更多的NAD，加快底物氧化，使底物氧化还原反应过程中产生的ROS减少.许多研究结果显示，UCP2的解耦联效应可以降低ROS的产生，由此减轻ROS对细胞的损伤，对细胞组织具有保护作用.4 UCP2与疾病4.1 UCP2与糖尿病胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能受损是2型糖尿病发生的两个重要因素，近年来研究发现UCP2与糖尿病的发生有着重要联系.β胰岛细胞UCP2过表达可以降低ATP合成，负调节葡萄糖依赖式胰岛素分泌（GSIS）.Zhang等[5]用京尼平抑制了UCP2介导的质子漏，急速逆转了由肥胖和高糖引起的β胰岛细胞功能不全.动物研究发现，ob/ob小鼠的胰岛β细胞中UCP2表达增加，胰岛素分泌相对减少，当敲除小鼠UCP2基因后，胰岛素分泌水平增高，血糖水平降低.UCP2影响胰岛素分泌与ATP生成有关，UCP2在胰岛β细胞表达增加使ATP合成减少，使ATP敏感的K+离子通道开放，电压依赖式Ca2+离子通道关闭，使胰岛素分泌减少，血糖升高.通过基因多态性研究发现.UCP2基因的几种变异与能量代谢、肥胖和型糖尿病之间具有一定的相关性，与之相关的基因有Ala55Val、Ala232Thr、Gly85Ser.因此，调控UCP2的表达可能会成为治疗糖尿病的新方法.4.2 UCP2与肝脏疾病非酒精性脂肪肝病（non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）作为遗传-环境-代谢应激相关疾病，与肥胖、糖尿病、高脂血症等统称为代谢综合症，NAFLD是代谢综合症的肝脏表现.Baffy等[6]检测到UCP2在非酒精性脂肪肝中表达增加.Beck等[7]研究发现在脂肪变的肝脏中UCP2表达量增加，多不饱和酸能够激活UCP2.若将UCP2基因转入BDF1小鼠体内，仅发现肝脏内UCP2的表达量增加，而其他组织变化不明显.说明肝脏内UCP2对肝脏的能量代谢极为重要.NAFLD肝脏内UCP2的表达量增加，通过其质子漏作用，一方面减少ATP的合成，增加了肝细胞对损伤因子的敏感性，使肝细胞更容易受到打击；另一方面，减少活性氧的生成，对肝脏起到保护作用.UCP2表达上调其作用具有两面性，有利也有弊，故有人认为NAFLD中UCP2表达上调是一把“双刃剑”.Shang等[28]研究发现，肝特异表达UCP2的转基因小鼠对LPS/GalN诱导的肝损伤更为敏感，表现为肝组织形态显著紊乱和肝细胞凋亡明显增加，说明UCP2表达对急性肝损伤引起肝细胞的细胞凋亡有促进作用.Wu等[8]研究发现再生肝中UCP2表达明显增加增加了再生肝细胞抗CCl4损伤的能力.因此对于UCP2进行深入的研究，将为肝细胞抗损伤机制、临床部分肝病的治疗提供重要的理论依据.4.3 UCP2与心脏病UCP2存在于线粒体内膜上，在正常心肌组织表达，在心肌病理状态时表达增加，UCP2被认为通过其抗氧化应激作用而对心脏起保护作用.因此UCP2在心血管系统疾病中的作用也是近年来研究的热点.有研究发现，心肌缺血预适应能诱导UCP2表达增加，心肌线粒体对缺氧-再氧化的耐受性增强，减轻了心肌缺血-再灌注损伤.Teshima等[9]将人类UCP2基因转染入心肌细胞中，加入外源性过氧化物造成氧化应激，结果显示转染UCP2基因组的细胞比未转染组细胞凋亡明显减少.UCP2基因敲除动物模型显示UCP2具有抗动脉粥样硬化的保护作用.在心力衰竭的动物模型中，在存活的心肌中检测到UCP2表达增高.以上研究提示，UCP2在心肌细胞抗氧化、改善心功能中具有重要地位.4.4 UCP2与神经系统疾病UCP2在多种组织包括中枢神经系统均有表达，原位杂交法显示UCP2mRNA在小鼠的下丘脑、边缘系统、脑干和脉络丛有表达.UCP2具有抑制活性氧、调节钙稳态，保护细胞等作用，而线粒体活性氧的失调在神经变性疾病中起重要作用，UCP2可以通过调节线粒体内活性氧的产生，成为中枢神经系统疾病的重要调节因子.有实验表明，转染UCP2基因的小鼠脑部在受到缺血性损伤及外伤时，脑部梗死面积要比野生型小鼠显著减小.UCP2基因表达增加，可以使中风和外伤后神经元存活率增加.UCP2对神经保护作用的研究才刚起步，UCP2对神经系统的作用以及神经系统疾病的作用机制，还有待进一步研究.5 展望UCP2在许多重要疾病中作为潜在的治疗靶点而日益受到关注，尤其是UCP2限制自由基产生的功能为研究与自由基相关疾病提供了新思路.而由UCP2解耦联效应引起的活性氧产生减少，可以减轻ROS对细胞的损伤，对细胞、组织具有保护作用；另一方面，其解耦联效应可以使ATP合成减少，导致细胞功能降低，对损伤的耐受力下降.UCP2的作用既有利又有弊，因此，UCP2对ROS、ATP的调控作用、机制以及由此引起细胞功能的变化的研究是非常必要的.——————————参考文献：〔1〕Reilly JM.Thompson MP. Dietary fatty acids Up-regulate the expression of UCP2 in 3T3-L1 preadipocytes.Biochem Biophys Res Commun[J].2000;277(3):541-545.〔2〕Murphy MP,Echtay KS,Blaikie FH,et al. Superoxide activates uncoupling proteins by generation carbon-centered radicals and initiating lipid peroxidation studies using a mitochondria-targeted spin trap derived from alpha-phenyl- N-tert-butylnitrone.J Biol Chem.2003;278(49):48534-45.〔3〕Hoffstedt J, Folkesson R, Wahrenberg H, et al. A marked upregulation of uncoupling protei 2 gene expression in adipose tissue of hyperthroid subjects [J].Horm Metab Res.2000;32(11-12):475-479.〔4〕Hui Zhou, Jing Zhao, Xujia Zhang. Inhibition of uncoupling protein2 by genipin reduces insulin-stimulated glucose uptake in 3T3-L1 adipocytes.Archives of Biochemistry and Biophysics June.2009;88-93.〔5〕C.Y.Zhang, L.E.Parton, C.P.Ye, S.Krauss, R.Shen, C.T.Lin, C.T.Lin, J. A. Porco Jr.,and B.B.Lowell.Genipin inhibits UCP2-mediated proton leak and acutely reverses obesity-and hingh glucose-induced βcell dysfunction in isolatedpancreatic islets.Cell Metabolism.2006;417–427.〔6〕Baffy G,Zhang CY, Glickman JN,et al.Obesity-related fatty liver is unchanged in mice deficient for mitochondrial uncoupling protein 2[J].Hepatology.2002; 35(4):753-761.〔7〕Beck V,Jaburek M,Demina T.Polyunsaturated fatty acids activate human uncoupling proteins1 and 2 in planar lipid bilayers.FASEB.2007;21:1137-1144.〔8〕Qiong Wu, Dezheng Gong, Nan Tian,et al. Protection of regeneration liver after partial hepatectomy from carbon tetrachloride hepatotoxicity in rats:Role of mitochondrial uncoupling protein 2 and ATP stores.Digestive Disesea andSciences.2009;54:1918–1925.〔9〕Teshima Y,Akao M,Jones SP,er al.Uncoupling Protein-2 Overexpression Inhibits Mitochondrial Death Pathway in Cardiomyocytes.Circulation Research.2003;93(3):192-200.。
UO2分子的多体项展式势能函数
UO2分子的多体项展式势能函数21222第48卷第12期1999年L2月l物理蘸一,啦高涛品有根谭明亮朱正和(四『Il大学原子分子物理研究所,成都610065)傅依备汪小琳孙颖(西南棱物理和化学研究所,绵阳6219oo)(1998年12月28目收到;1999年5月3O日收到修改穑)ol弋2}{,l采用Gau~ian94W程序和相对论有效原子实理论模型优化出uq分子稳定构型为线性0一u—o(D),亚稳定构型为u一0—0(c),计算出平衡棱间距和振动频率然后根据微避免的.铀表面一般以多种氧化物(u,u和u3等)的多种混晶形式存在,其中Uo2是铀的表面氧化的基本产物单纯的uo2晶体表面比较致密和稳定,可以阻止H等扩散到表面内层而腐蚀铀表面_1J.为了进一步了解金属铀表面的氧化反应和抗氧化反应机理,有必要对uO2体系进行分子反应动力学研究然而,动力学研究的基础在于得出正确的分析势能函数,因此,对uo2体系进行分析势能函数的研究就显得极其重要,它也有助于分析u02在远红外区的复杂光谱uO分子离子是线性结构,在锕系化学中已作了较多的研究;但对于u02分子结构二十多年来进行了许多实验研究,对它的分子结构仍存在一些分歧:Abramowitz等口认为u02分子是具有105.键角的弯曲的C2构型;Green等0分析uO2红外光谱中uO2和uO2振动频率,指出uO2分子是线性结构V anWezenbeak曾采用密度泛函方法和Hartree—Fock-Slater(HFS)方法计算了uo2和uO分子中由于相对论效应而产生的u—O键伸长,但仅给出了u—O键的键长与能量之间的定性关系,未从垒空间角度分析uo2分子势能变化Gau~ian94W程序是由美国Gaussian公司开笈的计算分子结构,能量,振动频率,热化学性质及分子轨道的大型计算程序,包含了各种半经验和abinitio 计算方法.但是物理学摄48卷Gaussian94W程序只收录了1至83号元素的原子的基函数,不包括镧系和锕系元素的基函数.我们采用由外部自输基函数的方法,使Gaussian94W程序能对镧系和锕系元素的化合物进行abinitio计算.本文应用相对论有效原子实势方法relativisticeffectivecorepo—tentia;(RECP).优化出u分子结构,计算出其振动频率,然后根据导出的离解极限,构造了u分子的多体项展式势能函数,讨论了O(P)+UO反应和u+(x=)反应的势能面静态特征2UO2分子平衡结构与振动频率镧系和锕系的元素全电子计算要求很大,几乎不可能的计算量,即使克服了计算困难,一般的Hartree-F.ck方程和有关的渡函数.由于未考虑相对论效应.必将导致错误结果RECP理论是八十年代发展起来的,它首先将原子轨道分离为价轨道和原子实轨道两部分,原子实和价电子轨道由Cowan-Griffin相对论Hratree—Fock方程获得,然后将价轨道转化为光滑,无节点的赝轨道(pseudo-orbita1),用RECP取代核与电子之间静电势能和棱的正交效应,同时考虑了轨道扩展和收缩的相对论效应.该方法使用的计算时间比全电子少,但恰当地说明了”ma5s—velocity”,”Darwin”项等相对论效应的重要性,同时在自治场(SCF)或组态相关(ci)计算中考虑了自旋一轨道耦合效应¨],是一种准确程度很高的近似方法.铀原子外壳层的基电子组态为[Rn]5f6dl7s,相对论效应显着,u分子的6p轨道导致u—O键增长】.为了节省计算时间,对u原子采用了14个价电子(6sZ7sZ6p6d5f3)的RECP及(5s%3d40/[3s3p2d2f]收缩价基集合J,氧原子采用全电子的6-311G基集合,应用C-aussian94W程序,采用了MP2方法,即在HF基础上加上二阶Moller—Plesset相关能,对uO2分子可能的各(见表1)红外光谱测得振动频率与理论计算振动频率之比的平均值为0.78,这一误差是量子力学计算所允许的l7].计算结果说明u(h分子的稳定构型应是线性对称的D梅型.3U02分子离解极限abinitio计算所得到的uo2分子(=)的分子占据轨道分布为l2期王红艳等:uo2分子的多体项展式势能函数d电子:dddg”udududgp电子:dgdudgdu丌u”d丌g.g”d这时最外层分子轨道为o,且电子自旋平行.与直积是.轨道波函数必为对称才能满足总轨道波函数反对称性.即有电子状态态,属于D点群,可能的离解极限为U(L)+(xj乏:),(1)uO2(乏:)÷uO(X乏一)+O(X),(2)0(XP)+0(xP)+U(L)(3)根据原子分子反应静力学的构造原理和微观可逆性原理8可知,上述离解极限均符合自旋限制和轨道限制.因为,u(L1)原子属于SU()群,SU()群的对称性高于D群,当对称性降低时,SU()群的不可约表示分解为SO(3)的不可约表示,进而分解为D群的不可约表示,再通过与分子(x乏)的直积和约化可得到基态u分子可能的电子状态SO(3)的不可约表示可分解为D群表示的直和,即L一乏④④△0中④r④…从而,Ll+乏的直积为(乏0Ⅱ赶)△00r0…)@()=_,0.’’Ⅱ0△④.’’哦0…,式中已考虑到三重态和五重态耦合可得三重,五重和七重态.所以组合L..和乏i可能得到态由原子分子反应静力学微观过程的可逆性原理,则离解通道1是可能的,同样离解通道2和离解通道3也是合理的.由上述离解极限,不难求得基态uO2分子(贾乏)的离解能为D=E(UL)+2E(OXP)一E(ux乏)=E(UOX乏一)+E(OXP)一E(UCh2乏)+D(UOX乏)=E(UL)+E(OzX乏)一E(UCh25+o)+D~(OzX)为了计算UCh(z)的离解能,首先优化uO2(贾乏)稳态平衡结构的能量为200.3758456au,然后,固定u—O键长为uch(x.∑)的平衡键长为0.17789nm,计算系统的能量与U—O键长的关系,其恒定极限值为一200.1152119au,两者能量差为0.2606337aU或7.0924eV,再加上基态UO(X.乏一)的离解能.即得到UCh(乏)离解能.若D(UOX乏一)采用n6inltio计算值6.9241eV9】.则基态UO(X 乏一)的离解能为14.0165eV;若D(UOX三一)采用文献值7.87evl1,加上零点振动能量修正.则基态u(x乏)的离解能为15.0132eV,与热力学数据计算的离解能值15.4929eV基本一致,这表明采用MP2/RECP方法计算uO2(贾乏)离解能是可行的.4多体项展式的势能函数为了方便地研究uO2分子的势能函数.本文选取参考结构如图1所示计算中使用内坐标经以下变换成为对称内坐标:物理48卷【卜RlR2=础=0.17789m,R2R?+R2=035578nm圈1参考结构,ls—L001J]_式中=R—R(i=1,2,3).设基态原子的能量为能量零点,则满足离解极限的uo2分子的多体项展式分析势能函数ll为V(R1,R2,R3)=V(R1)+V(R2)+V拄(R3)+V鼢(Rl,R2,R3),(4)式中的双体项采用Murrel1.Sorbie势能函数形式,V=一D(1+.lP+a2p+.3P)exp(一.1P),(5)式中P=R—R,R,R分别为双原子分子的核间距和平衡核间距;D为离解能,n,n2,n3为势能函数参量,可根据光谱数据求得,或由n6initio计算的单点能量拟合出_lUO和o2的双体项参量见表2表2UO和02双体项参量(4)式中的V盛(R,R2,R3)为三体项,采用的形式为VI盐(R1,R2,R3)=P,(6)式中P为对称内坐标s的多项式,丁为量程函数它们的形式为P=Cl+C2S1+c3s{+C4S3+c5S1S3+C6Si+c7S;+C8S1sj,(7)T=[1一tanh(y1S1)][1一tanh(yS3)],(8)其中S2对R1与R2的交换是反对称的,但R1与R2交换后的分子是等同的,为了满足这一物理意义,s2只能取偶次项表3基态U02和UO0的结构与性质参量a)基态原子的能量为分子体系能量零点;b)内坐标力常量的单位为原子单位在(4)式中,有八个线性系数(c,c2,c3,c4,c5,c6,c7,cB)和两个非线性系数(y,y,).对势能表面进行非线性优化,可确定出两个非线性系数;而八个线性系数由表3所列l2期王红艳等:u02分子的多体项展式势能函数八个已知条件确定.分析势能函数(4)式的参量见表4表4分析势能函数的参量5结果与讨论uO2分子的势能函数(4)式的等值势能图如图2,图3,图4,三图正确展现了uO2(王)的平衡结构特征.在图2中固定OUO=180.,此图表示了u—O键对称伸缩振动的等值势u.为0.17789nm,让O原子沿u～O转动的等值势能图.该图中存在两个极小点,一个代表是稳态的分子结构O…u…O(D),能量为一14.0eV,比前面导出的离解极限高0.1036eV,另外一个代表是亚稳态的分子结构R,/图2势能面等值图曲线1能量为一14.0eV,其泉图3势能面等值图曲线1能量为一87ev,其余依攻为一120,一100.一8.070,一65,一6.0,依次为一8.5,一8—070,一6.5.6.0,一50,一50.一40eV～40,一302.0,～10eVu…O…O(C),能量为一8.5eV,从稳态到亚稳态需要越过一个势垒,其值为1.0eV.当O从UO分子中u侧面进攻时,直接生存O…u…O络合物;当O从UO分子中O侧面进攻时,形成u…O…O中间态后,由于内迁移势垒的存在,同时u原子质量很大,具有一定的位阻效应,不利于O原子迁移,因此中间络合物u…O…O中的O…O键断裂,形物理48卷0.60—0.柏一0.∞0.呻0.200.∞060图4势能面等值图曲线1能量为一14,0eV,曲线7能量为一85eV,其亲依次为一130.一I20,一11—010.0,9.0,一807573.一7.0.6.0,一5.0一4.0eV成UO和O,这是能量上有利的,说明O+UO生成uO2(D)分子与碰撞的方位有关,同时也表明uO2分子的稳定构型为线性.一u—O(D..),而u—o—O(C)的构型不稳定由上可知,采用多体项展式方法导出的uO2(D)分子的分析势能函数,具有正确的离解极限,很好地展现了u分子的稳态和亚稳态的几何结构与能1997)【HY.Wang,MLTan,ZH.Zhn,Y.B.Fu,XIWang,ChinaNud~rScienceandTechnologyReport (1997)CNIC-O12021SU-0015(inCh/眦se)][2】SAbramowitzandNAcquista,,.PhysCAem,76(I972),648[3]DW.Grin.G.T.ReedyandS.D.Gabelniek,,ChemPhys.73(I980),4207【4]LttisRKahn,PJeffreyHayandRoberDCowan,JChem.Phys.68(1978).23 86l5】EMWezenbeek,E.JB艚ren幽and】GSn~ders,Tha~rChimActa,81(I991),I39[6】PJeflregHay,,.吣.79(I983),5469.[7]PekkaPyykk6,JianLiandNJnoRuneberg,JPhys,98(1994).4809【8】朱正和,原子分子反应静力学(科学出版社.北京,I996)[zHZhu,AtcmicandMol~u/arReactionStat螂(Sci—erlL~Pr哪,~ilng,1997)【mChinese)1.[9]王红艳,高涛,易有根,谭明亮,朱正和,傅依备,汪小琳,中国核科技报告CNIC-01276SUINST-0018(I998)[HYWangrT.Gao,Y.GYi,ML Tan,zHZhu,Y.BFu,XLWang.ChII1aNucte~ ScieneeandT~hndogyReport(1998),CNIC-01276SUINST~0018,(inChinese)]【10]HuberK.P.He~bergh,MolecuLarSp~2tr8andMoleeulzrStructureⅣ(NewY ork:V anNastr~dReinhold.1979)【I1]J.NMurrellrSCarter,SC.Far~tos,PH~leyandA】CV aranchs,MolecularPotentialEnergyFunctions(JohnWiley,s0nsLtdM.1984)l2期王红艳等:U02分子的多体项展式势能函数2221ANAL YTICALPOTENTIALENERGYFUNCTIONFORTHE GROUNDSTA TE(贾.三)OFUO2WANGHONG-Y ANGAOTAOYIYOU-GENTANMING-LIANGZHUZ HENG-FLE(Institute~ml~-andMde~’ularPhysics,SichuanUnivers ity.610065) FUYIBEIWANGXIAO-LINSUNYING(Sauth~wstlnxtituteofNudearPhysicsandChemistry,.Pvlianyang621900) (Received28December1998;revised~nuscliptreceiv~30May1999) ABSTRACTAnanalyticalpotentialenergyfunctionf0rthegroundstateX.fu()2hasbeende rivedus ingmany—bodyexpansionmethodThepresentpapercorrectlydeterminest hedissociationlimits, basedongrouptheoryandatomicandmolecularreactivestatics(AMRS).Usl ngtheMP2(TheI-IFcalculationfonowedbyasecond-orderMoiler—Pies.setcorrelation)ofGaus sima94WandtheRECP(therelativisticeffectivecorepotentia1)forUandbasis6-311GforO,theprese ntworkhasopti—mlzedtheequihbriumgeometryforthegroundstatex=ofUo2.whichislinear(卜u—o, whoseequilibriumnucleardistanceanddissociationenergyare0.17789nma nd14.1036eV AndthemetastablestructureU一(一0isdiscoveredforthefirsttime,toou~knowledge,whichis5.7731 eVhighert[-i~nthestablestructureThen,thepotentialenergyfunctionissuccessfullyusedforde—scribingtheequilibriumgeometryofUo2andUCK),whichisaccurateenoug hinthewholeregionfordynamicalresearch.PACC:3l10;3120D;3420;3430。
UO2分子的电子结构
UO2分子的电子结构UO2是一种核燃料，其电子结构的描述涉及到铀和氧原子之间的相互作用。
在电子结构的描述中，我们将关注铀和氧原子的电子配置以及它们之间的键合和反键合情况。
铀原子的电子配置为[Xe]5f36d17s2，其中[Xe]表示86个内层电子，5f3表示3个f轨道上的电子，6d1表示1个d轨道上的电子，7s2表示2个s轨道上的电子。
尽管铀的五个3d和一个4s轨道也可以容纳电子，但在实际情况中，这些轨道几乎没有电子。
氧原子的电子配置为[He]2s22p4，其中[He]表示2个内层电子，2s2表示2个s轨道上的电子，2p4表示4个p轨道上的电子。
在UO2分子中，铀原子和氧原子通过共价键连接在一起。
具体来说，铀的5f电子和氧的2p电子参与键合。
在键形成的过程中，铀原子提供了5个3d和1个4s轨道上的电子进行键合，而氧原子提供了3个2p轨道上的电子进行键合。
5f4s3d铀原子：分裂为↓↓↓↓↓↑↑↓↑↓↑↓氧原子：↓↓↑↑↓↑↓在最低能级的情况下，铀的5f电子和氧的2p电子形成了两个键合分子轨道（bonding molecular orbital, BMO）和两个反键合分子轨道（anti-bonding molecular orbital, ABMO）。
由于反键合分子轨道的能级较高，电子不会占据这些轨道。
在UO2分子中，铀的5f和4s电子填充到两个键合分子轨道中，分别被称为σf和σs。
氧的2p电子也填充到两个键合分子轨道中，分别被称为σp和πp。
由于存在较强的5f和2p轨道之间的相互作用，σf和σp能级较低，而σs和πp能级较高。
总体而言，UO2的电子结构可以描述为铀的5f和4s轨道与氧的2p 轨道形成了共价键，形成了两个键合分子轨道。
这种键合为UO2分子提供了稳定性，同时也是核燃料的重要特征。
尽管以上只是对UO2分子电子结构的简要描述，实际的电子结构更加复杂，涉及到更多的能级和分子轨道。
但通过以上描述，我们可以对UO2分子的基本电子结构有一个初步的了解。
双原子分子的结构
双原子分子的结构双原子分子是由两个原子组成的分子。
这些分子可以是同一种类型的原子，也可以是两种不同种类的原子。
在化学和物理学中，研究双原子分子的结构和性质是非常重要的。
双原子分子的结构可以使用带电的球体模型来描述。
一个带电的球体代表原子的正电荷核心和周围的负电子云。
在一对双原子分子中，两个原子之间通过共享电子而相互吸引。
由于双原子分子中只有两个原子，因此它们的结构比较简单。
主要有两种类型的双原子分子结构：线性和非线性。
线性类型的双原子分子是指两个原子组成的分子在平衡位置时处于一条直线上。
这些分子的最简单例子是氧气(O2)和氮气(N2)。
比较而言，非线性双原子分子是指由两个原子组成的分子不在一条直线上。
其中最常见的非线性分子是水(H2O)和二氧化碳(CO2)。
线性双原子分子的结构非常简单。
在这些分子中，两个原子之间的距离是相等的。
这种分子的结构描述通常包括键长(L)和键角(θ)。
键长是指原子核之间的距离，它测量的是两个原子之间的距离。
键角是指两个相邻键的方向之间的夹角，它描述了分子的几何构型。
对于线性分子，键角为180度。
非线性双原子分子的结构要复杂一些。
对于这些分子，键长和键角的测量方法也是不同的。
对于非线性双原子分子，键长是平均距离，因为原子核之间的距离在分子中会变化。
而键角的测量则需要考虑到分子的几何构型。
水分子的结构是一个典型的非线性双原子分子。
当两个氢原子与氧原子结合时，分子的几何构型呈V字形。
分子中存在的氢键使得分子在水相中具有许多独特的性质。
这些性质包括高的表面张力和卓越的溶解性。
二氧化碳(CO2)也是一个非线性双原子分子。
但与水不同的是，二氧化碳是一种线性三角形分子。
根据量子力学的计算，氧原子和碳原子之间的键长约为1.1625埃，而氧原子和中央的C-O键角约为180度。
总之，双原子分子的结构和性质对于化学和物理学的研究非常重要。
无论是线性还是非线性，双原子分子都具有自身独特的结构和性质，这些结构和性质使我们更好地理解分子之间相互作用的原理。
ucp2分子量
ucp2分子量UCP2（Uncoupling Protein 2）是一种存在于线粒体内膜的蛋白质，其分子量约为33.4千道尔顿。
UCP2是线粒体逆向传导通路的关键成员，通过调节细胞内质子梯度，影响线粒体内能量代谢和产热。
UCP2是UCP家族的一员，UCP家族成员在真核生物和原核生物中普遍存在。
UCP2在线粒体内膜上通过调节质子通道的开放程度来调控质子转运，从而影响线粒体内膜电位和细胞内葡萄糖、脂肪酸等物质的代谢。
UCP2主要通过调节呼吸链的耦联效率来影响线粒体内膜电位，从而影响细胞内酸碱平衡和能量代谢。
UCP2在能量代谢中具有重要的作用。
研究表明，UCP2的过表达可以导致线粒体内膜电位降低，进而减少线粒体产生的ATP，从而促进脂肪酸氧化和能量消耗。
此外，UCP2还可以通过抑制线粒体内活性氧物种的产生，减轻细胞的氧化应激损伤。
UCP2在调节葡萄糖代谢中也起到重要作用，它可以通过调节线粒体内膜电位和ATP合成来影响胰岛素的分泌和胰岛素信号通路的传导。
除了在能量代谢中的作用外，UCP2还参与了一些疾病的发生和发展。
研究发现，UCP2与肥胖、2型糖尿病等代谢性疾病的发生有关。
UCP2的表达水平与肥胖和2型糖尿病的发生呈负相关。
此外，UCP2还与慢性炎症、神经退行性疾病等的发生和发展密切相关。
近年来，针对UCP2的研究逐渐增多。
研究人员通过调节UCP2的表达水平或功能，探索其在治疗肥胖、2型糖尿病等代谢性疾病中的潜在应用价值。
一些研究表明，通过抑制UCP2的表达可以提高线粒体的氧化效率，从而增加能量消耗和减少脂肪的积累。
此外，一些药物也被发现可以通过调节UCP2的功能来改善肥胖和2型糖尿病。
UCP2作为线粒体内膜上的一种蛋白质，通过调节线粒体内膜电位和能量代谢，参与了多种生理和病理过程。
对UCP2的研究有助于揭示能量代谢和代谢性疾病的机制，并为相关疾病的治疗提供新的靶点和策略。
未来的研究还需进一步探索UCP2的调控机制和功能，以及其在疾病治疗中的应用潜力。
no2分子结构
No2分子结构二氧化氮是大π键结构的典型分子。
大π键含有四个电子，其中两个进入成键π轨道，两个进入非键轨道。
二氧化氮分子是V形分子、极性分子。
判断NO2分子的结构在NO2分子中，N周围的价电子数为5，根据价层电子对互斥理论（VSEPR理论），氧原子不提供电子，因此，中心氮原子的价电子总数为5，相当于三对电子对.。
其中有两对是成键电子对，一个成单电子当作一对孤电子对。
氮原子价层电子对排布应为平面三角形。
所以，NO2分子的结构为V字形，O-N-O键角约为120度。
[一R]离子键理论形成条件：电负性差值大于1.7时，离子键成分大于50％本质：静电吸引力特点：无方向性、无饱和性，离子晶体中无独立的分子离子的性质：电荷、电子构型、半径离子键强度与晶格能有关，半径小、电荷量大的离子晶格能大[二R]价键理论（VB）理论要点：自旋方向相反的未成对电子之间可以形成共价键；一般有几个未成对电子就能形成几个共价键；遵循最大重叠原理共价键的特点：有方向性和饱和性共价键的类型：σ键和π键以及配位键。
前两者分别是以“头碰头”和“肩并肩”的方式形成，其中σ键更稳定，且呈圆柱形对称（即旋转180度，形状、符号均不变），π键呈镜面反对称（即旋转180度，形状不变，符号改变）。
配位键是指两原子中其中一个提供空轨道，另一个提供孤对电子。
[三R]杂化轨道理论（MO）理论要点：在同一个原子中，能量相近的不同类型的几个原子轨道，在成键过程中，可以相互重叠，形成同等数量的能量相同的杂化轨道。
[四R]价层电子对互斥理论（VSEPR）适用于主族元素，VSEPR法和MO法均可用于判断分子构型。
[五R]分子轨道理论（HO）在原子轨道线性组合成分子轨道的过程中，需要遵循三个原则：对称性匹配（条件）：只有具有相同对称性（σ对称-σ对称；π对称-π对称）的原子轨道才能组合成分子轨道能量近似原则最大重叠原则（在分子轨道上的电子同时也遵循在原子轨道上运行的三个原则：能量最低原则、泡利不相容原理、洪特规则）[六R]分子间作用力—范德华力类型：色散力：因为瞬间偶极（分子内部电子运动），存在于极性分子和极性分子之间，极性分子和非极性分子之间，非极性分子的和非极性分子之间，因此一般是主要的分子间作用力。
西安电子科技中学人教版高中化学选修2-第1章简答题专项
一、解答题1．镁及其化合物在制药、材料及航空等行业中用途广泛，请回答下列问题： (1)下列Mg 原子的核外电子排布式中，能量最高的是________(填字母，下同)，能量最低的是________。
a.2241111x y 21s 2s 2p 3s 3p 3p 3p b.2232111x y 21s 2s 2p 3s 3p 3p 3pc.22611x 1s 2s 2p 3s 3pd.22621s 2s 2p 3s(2)氧化镁是一种传统的耐火材料，熔点为2852℃，其熔融物中有自由移动的2Mg +和2O -，上述两种离子半径的大小关系为___________。
(3)叶绿素是自然界中常见的含镁有机化合物，其结构示意图如下所示：由叶绿素分子的结构可知，其中有2sp 、3sp 两种杂化方式的原子有_______，分子中存在________(填字母)。
a.配位键b.π键c.非极性键d.氢键e.极性键(4)已知MgO 与部分卤化钠的晶格能及离子间距如下表所示： 化合物 MgONaINaBrNaCl晶格能()1/kJ mol -⋅3890 686 736 787 离子间距/pm205311290276通过玻恩—哈伯循环计算MgO 晶格能的过程如下图所示(能量数据单位均为kJ/mol)。
晶格能的大小与_______有关，Mg 的第一电离能为_______kJ/mol 。
(5)尖晶石是由镁铝氧化物组成的矿物，有些尖晶石透明且颜色漂亮，可作为宝石。
尖晶石的某种立方晶胞结构如图甲所示，晶胞中含有A 型和B 型两种结构单元。
则该尖晶石的化学式为________，若晶胞边长为cm a ，阿伏伽德罗常数的值为A N ，则该尖晶石的密度为_______3g pm -⋅(用含有a 、A N 的代数式表示)答案：b d ()()2-2+OMg r r ＞ C 、N 、O abce 离子间距、离子所带电荷 73824MgAl O 333A 1.13610N a⨯⨯ 解析：原子处于激发态的能量高，低能级电子激发到的能级越高、激发电子数越多，原子能量越高；处于基态的原子能量最低；电子层结构相同的离子，核电荷数越大离子半径越小；晶格能越高，离子晶体的熔点越高；以sp 2杂化的碳原子价层电子对为3，叶绿素a 中碳原子没有孤对电子，连接3个原子的碳原子为sp 2杂化；Mg 与N 原子之间形成配位键；C 原子与H 原子等之间形成极性键，碳碳之间形成非极性键，双键中含有π键；根据图中信息可知，离子间距离越小，离子所带电荷越多，晶格能越大，根据晶格能的定义进行计算；晶胞中含有结构A 、结构B 均为4个，Mg 原子处于晶胞的顶点、面心、结构A 的体内，Al 原子处于结构B 内部，O 原子处于结构A 、结构B 内部，均摊法计算晶胞中Mg 、Al 、O 原子数目，确定化学式，由此分析。
二氧化钚分子的多体展式势能函数
二氧化钚分子的多体展式势能函数
高涛;孙颖
【期刊名称】《物理化学学报》
【年(卷),期】1999(015)012
【摘要】从导出基态ＰｕＯ２分子的电子状态Ｘ＾５∑＾＋ｇ正确地判断其离解极限出发，采用ＭＰ２方法，应用相对论有效原子实模型（ＲＥＣＰ）优化出ＰｕＯ２（Ｘ＾５∑＾＋ｇ）分子稳定模型为线性Ｏ－Ｐｕ－Ｏ（Ｄ∞ｈ），其平衡核间距Ｒｃ＝０．１８００４ｎｍ。
同时也计算出振动频率，并优化出存在亚稳态的Ｐｕ－Ｏ－Ｏ（Ｃ∞ｖ）构型。
使用多体项展式理论方法，导出了基态ＰｕＯ２分子的分析势能函数。
该势能表面准确地再现了Ｏ－Ｐｕ－
【总页数】6页(P1082-1087)
【作者】高涛;孙颖
【作者单位】四川大学原分子工程所;四川大学原分子工程所
【正文语种】中文
【中图分类】O614.353
【相关文献】
1.基态N2O2分子的多体项展式势能函数 [J], 俞华根;朱正和
2.PuC2基态分子的结构与多体展式势能函数 [J], 李道华;李权
3.HONO分子的多体项展式势能函数和H＋NO2反应动力学的研究 [J], 俞华根;程极源
4.多原子分子势能函数与力常数的原子对展式法 [J], 许宗荣;高艳玲
5.多体展开势能函数在碳族元素原子簇研究中的应用（Ⅳ）──Si_9─Si_（16）原子簇的分子结构与稳定性 [J], 李思殿
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
*+/
,-.& /0123 450$6’ ()*’ ! !"#$ %"&’"( )"(*&+ " ’ +$$, :% A6V%> ,
b‘%>M$%> HI/ ! Fe 0 " R?6?& " ’)! %&’"+,
A;> 5‘%>M$%6N ^?N$M?$N> 69Z aN‘a>N?7>^ L‘N HI/ ’ HJI 69Z HJ/
9K ,+3 B2+ ,(3 ..2 ,(3 .(/ ,C3 .(* /,3 (.* /23 ..2 /(3 ,0B /C3 CC+ ./3 C*C
,,3 ,B2 ,/3 /*. ,/3 /BB ,.3 B2+ ,+3 *B/ ,(3 (0. ,C3 B.* //3 0+2 /23 ./*
+3 2+*C (3 B(2( (3 C/0+ ,03 .CC ,/3 BB2 ,+3 .(/ ,(3 B*, /03 .+/ //3 B2.
:! A6V%> /
I/ ;[T 9 /003 00 /CB3 ,+ .003 00 2003 00 +003 00 *003 00 (003 00 B003 00 C003 00 ,.3 C(+ ,*3 0,* ,*3 0*/ ,B3 ,BB /03 .BC //3 *B, /+3 0** /(3 +., .03 0*/ 7 ,C.3 /C /023 C/ /0+3 ,/ /,.3 */ //03 .B //*3 0B /.,3 0. /.+3 2. /.C3 .C, 9 ,(3 2.+ ,C3 2(( ,C3 +,2 /,3 +B, /.3 (,+ /+3 B(B /B3 ,0B .03 20+ ./3 ((.
;
( ) )
!2 "
w I 90 \ L 5 M J S ~ ] KL h 3 iAj]XY I
#
(
1Lw ! . " Bw ! + " !\ 3
!
’(!! ’)! " ’)( #$%&’"+,
M H @A * Q ,2 PQ iA ! * 2/( 2/* C** D,+ E . "
%
6789
* Q U>V&> ‘ +,- O2 P XY H @A] ./ e fgh 9 \‘+ 5K’ s 041XY 2efj 7K3 W 92 ;3 .< X ; C<; / !
Y,
‘a$Ub f ! t u / " 3 9 }+ A#$ EF ] 6 u P pdCA] )* ’ ‘ m 4 v ? S wx ’ HI/[ HJ/ \ HJI L cd ’ gh; l k yEF efh ’ o" , h B QiAjBefj 7>K { z c v ]j ’ cd H ! # " efgh\efiAj 9I w ! , " { ! + " XY 3 M} sd HI/ [ HJI[ HJ/ \ H’ l Qefgh M pd I/ [ 9K ,h{ z| %E J/ \ JI’ 9 QR} ‘a$gh ’ }~ ! CH " l k R # | %’ ‘ CH W <;’ 9m l XYno ? S @ ] %3 _m ’ tk u /’ $% ‘a$@" ’ n ] XY HI/ ’ HJI \ HJ/ ] #
I2DE!"JKL ’ C,C MN (, CN ’ OP
QRSTU D.EFG VW ’ XYZ HI/ [ HJ/ \ HJI CA]^_\‘a$Ub ’ XYZcd H ]efgh
" ef\iAj 7>K’ kl H mnopq ! I/ [ 9K [ J/ [ JI " IrG HI/ [ HJ/ \ HJI sd] ! % " ! 7" L [ L \ ! :L 3 ^
Y,
HJI 7 >K ,*3 /0* //3 /0C //3 ./* /B3 0(0 ..3 .,( .B3 0+. 2/3 ./+ 2*3 ,(C 2C3 *B+ 9K ,.3 (,* ,23 .*C ,23 20, ,+3 ,(, ,*3 0/, ,*3 C+B ,(3 CB. ,C3 0B( /03 /(, 7 >K ,.3 /,2 ,+3 B*( ,+3 C(0 ,B3 ,B2 /03 0(+ /,3 ((B /.3 .++ /23 B./ /*3 //, 9K
tuv ’ HI/ sdwxy 3 /01 z HI/ ’ HJ/ ’ HJI’ ‘a$Ub
23#45 z I2,.3 ,’
I*2, { I*2/
|]u}~ !" ??+ # \ $%&’ ] () h\ (*+ 3 ,-. JK|u} / # 01 l 23 " 456 . 789: ] ;< 3 J6?;M6N? O, P % = ’ JI hm >?@A 8 B | / # ’ C G HI/ \ HJ/ D& !E FGHD O / P Q QGR JKZ JI m8 B |u}] IJKL 3 JK HI/ [ HJ/ \ HJI d-]‘a$ )*M( NO ] P ~ 6QRST ] 3 | UVW ’ 2 ‘a$ ) * ] XYZ y [\] 3 m 1 Q QM^_‘ @A X a ! S4JG " Mb - cd # e ! HI D CA]‘a$ ) * J K O. P I ’ X Y f B X Y f [ L g e { uv S4JG ,h@ ] &* $8$.$+ XY ij ‘a$b k6l m ] 3 nop+ Aa$ q4 @" jr ’ ^ e ‘a$ 7 n @" ’ XY HI/ [ HJ/ \ HJI ] )* 3 stk u fh v ]r w ’ xy CA z h + I]efBiA h +,h{ uCA |} c Q ]h + ’ Q z jI]e fBiAj { uCA |} c Q~ ]j ’ =j /00 C00 T !"#$ C G‘a$UbB ? S] %- 3 p ^_\‘a$ )* & V} ’ [ Z HI/ [ HJ/ \ HJI ()CAxy ) 3 7K ( ; ) W
] Q M ^ _ ‘ @ A X a S4JG l ! + 22 C. D2 E " [ O . 2. C/ D/ E P & RQ 7 S e O+ P ’ / [ T @A * Q U i A] *1.,,] !! 7 S e ’ 1 Q ]6$^^769 CB_ E V \ D.EFG [ S4JG VW ’ XY HI/ [ HJ/ \ HJI ]^_ \ )* ’ ^t W } u ,3 X 5 ’ (Y ]wxy^_[
A;> $97?^ ‘L 9 69Z 7 6N> k#4 5‘%
69Z #4 T 4 5‘% ’ N>^a>M?7K>%&3
7iA Z v \i [ ) ! G6$%79: " no ’ I ’ J \] } i /#^ H3 _‘ ’ a G b @A " S cde b f no ’ JI " w? ’ ‘ HJ \ HI " [G ’ g v H B JI ] ^ea[h’ ‘ I B H ]^ e ai 3 h+>?]j V L HI/ j HJI j HJ/ ’ kl h jV B m Q o 3 HI/ I H Y I b h L *B03 2 k# 4 5‘% Y , ’ HJ/ I HYJ b h L +0(3 + k# 4 5‘% ’ HJI I HYJ b h L ,*,3 B k#45‘% Y , ’ JYI bh L (CC3 + k#45‘% Y ,3 uv HY J b’ JYI b]no 3 7 } CA]xy ) B p d ] M q ) ] rs ’ HI/ wxy ’ HJI B HJ/ ]xy )7nQo 3
; 5K ( ; ) W C< !
( )#
. . $
!! " 0
" 2# " ( >" Y ,) / Z "
!/ "
#
; 0
, 5K4Z; ; , ; #; ( !) ( #
; 0 ![ ;
W C <4
"2 # " 4 Z" ! . " ( >" Y ,) / Z "
)
wI’ ! L U>V&> ? S’ ;[ " L5 M? S ’ < Lpd 678 b 3 9 } sd‘ +:;< iA = C ’ 2 m > ? ?@ Bs @ ef‘ + b fQR ’ Fk L Z [ $A B XYcd|]ef\iAj ’ CDEF iA‘ + ]GH’ XYIwL "/< =D; 5> ( ; ) W / 90 > wL , ( ) 6>=D A" / [ . !+ " 5> ; Z; ? / <; # .B 0 $ @ ; w I =D L M/NO8 b 3 cd H ]ef\iAj 7> ?