电子效应对有机的影响.doc1
电子衍射中的相对论效应 终极版3
分类号密级U D C 编号本科毕业论文(设计)题目电子衍射中的相对论效应系别物理与电子信息学院专业名称物理学年级 09级学生姓名许盼学号指导教师戴伟二0一三年五月论文原创性说明本人申明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。
特此说明。
论文作者签名：日期：年月日文献综述一、概述电子衍射实验是曾荣获诺贝尔奖金的重大近代物理实验之一，也是现代分析测试技术中，分析物质结构，特别是分析表面结构最重要的方法之一。
现代晶体生长过程中，用电子衍射方法进行监控，也十分普遍。
1927年Davsso和Germer首次实验验证了 De Broglie 关于微观粒子具有波粒二象性的理论假说，奠定了现代量子物理学的实验基础。
本实验主要用于多晶体的电子衍射现象，测量运动电子的波长；验证德布罗意关系。
但在高能电子衍射中，电子速度会接近光速，相对论效应明显。
二、电子衍射中的相对论效应本文将推导经典情况下的电子波长与加速电压的关系及考虑相对论情况下的波长与电压的关系，用origin7.5软件画出关系曲线并分析它们的误差。
1.相对论理论依据经典力学总结了低速物理的运动规律，它反映了牛顿的绝对时空观：认为时间和空间是两个独立的观念，彼此之间没有联系；同一物体在不同惯性参照系中观察到的运动学量(如坐标、速度)可通过伽利略变换而互相联系。
这就是力学相对性原理：一切力学规律在伽利略变换下是不变的。
19世纪末至20世纪初，人们试图将伽利略变换和力学相对性原理推广到电磁学和光学时遇到了困难；实验证明对高速运动的物体伽利略变换是不正确的，实验还证明在所有惯性参照系中光在真空中的传播速度为同一常数。
在此基础上，爱因斯坦于1905年提出了狭义相对论；并据此导出从一个惯性系到另一惯性系的变换方程即“洛伦兹变换”。
在经典力学中，动量表达式为p=mv。
环加成反应简介
环加成反应摘要：环加成反应在有机合成中有非常重要的应用，其基础理论前线轨道理论也是有机化学中非常重要的理论。
本文主要简介环加成反应和前线轨道理论，并对前线轨道在环加成反应中的应用做简要介绍。
关键词：环加成反应前线轨道理论 Diels-Alder反应环加成反应(Cycloaddition Reaction)是两个共轭体系结合成环状分子的一种双分子反应, 它是由两个或多个不饱和化合物(或同一化合物的不同部分)结合生成环状加合物，并伴随有系统总键级数减少的化学反应。
这类反应是合成单环及多环化合物的一种重要方法。
有关环加成反应最早是德国化学家Diels与其学生Alder等在1928年通过环戊二烯与顺丁烯二酸酐发生[4＋2]环加成实现的。
常见的环加成反应类型除[4＋2]外，还包括[3＋2], [2＋2＋2], [3＋2＋2], [4＋2＋2]等。
环加成反应的主要特点是可以将不饱和链状化合物直接转变成环状化合物，包括三元、四元到九元、十元环等,且原子利用率高。
在天然产物的全合成、药物化学等领域有着广泛的应用。
1、前线轨道理论简介前线轨道是由日本理论化学家福井谦一提出的，他指出化合物分子的许多性质主要出最高占据分子轨道相最低未占分子轨道所决定的。
凡是处于前线轨道的电子，可优先配对。
这对选择有机合成反应路线起决定性作用。
鉴于前线轨道理论对于有机化学发展的重要性，他获得了1981年的诺贝尔化学奖。
1.1 前线轨道的几个基本概念分子周围的电子云，根据能量的不同，可以分为不同的能级轨道，根据能量最低原理，电子优先排入能量低的轨道。
前线轨道理论中，将用HOMO表示；未占有电子的能量最低的轨道称之为最低占有轨道，用LUMO表示（如图1-1）。
有的共轭轨道中含有奇数个电子，它的最高已占有轨道只有一个电子，这种单电子占有的轨道称之为单占轨道，用SOMO表示。
在分子中，HOMO轨道对于电子的束缚最为薄弱，LUMO轨道对电子的吸引力最强，因而前线轨道认为，分子加发生化学反应，本质上就是HOMO轨道与LUMO轨道的相互作用，形成新的化学键的过程。
液晶的电光效应
液晶的电光效应【摘要】120年前，物理学家发现了液晶，如今液晶显示器已经应用到生活中的很多领域。
通过本实验，我们会发现液晶在外电场作用下，分子取向变化了，光的通过率与外加电压的大小有关系。
同时看到，液晶改变排列方式是需要一定时间的，即响应时间。
液晶具有晶体的光栅特性，运用光学的知识可以测量出液晶的光栅常数。
关键词：液晶电光效应响应时间光栅一：引言1888年，植物学家莱尼茨尔发现：胆甾醇苯酸酯晶体加热到145.5℃会熔融成混浊液体，继续加热到178.5℃，混浊液体会突然变成各向同性的清亮液体。
145.5℃-178.5℃范围内，CB处于不同于各向同性液体的中介相。
他将这一现象告诉德国物理学家莱曼，经过系统研究，莱曼发现许多有机化合物都出现中介相，物质在中介相具有强烈的各向异性物理特征，同时又具有流动性。
这种中介相被称为液晶相。
1922年法国的弗里德尔完成了液晶的分类，它被分为近晶相，向列相和胆甾相。
30年代到50年代之间，众多的物理学家对液晶的基本理论，电光磁的各向异性，电光效应等各个领域进行了深入的研究。
进入60年代，液晶材料开始进入实用研究阶段。
本实验通过对液晶盒的扭曲角，电光相应曲线和相应时间的测量，以及对液晶光栅的观察和分析，了解液晶在外电场作用下的变化，及其引起的液晶盒的光学性质的变化，并掌握对液晶电光效应测量的方法。
二：实验原理液晶可根据分子排列的平移和取向有序分为三大类：近晶相，向列相和胆甾相。
本实验采用向列相液晶，它的分子保持平行排列状态，但分子重心混乱无序。
液晶的电光效应是指液晶在外电场作用下分子的排列状态发生变化，引起液晶盒的光学性质随之变化的电对光的调制现象。
同时由于液晶的双折射性，液晶盒还可以显示出旋光性。
1．旋光性液晶材料被封装在两个镀有透明导电薄膜的玻璃基片之间，玻璃表面经过特殊处理，液晶分子的排列受表面的影响，这种装臵称为液晶盒。
若上下两个旋光性成一定角度，基片间液晶分子取向将均匀扭曲。
《纳米材料与技术》期末复习资料.docx
一纳米材料的概念1、纳米材料广义：在一维、二维、三维的空间中始终处于1〜lOOnm范围的晶体或非晶体物质。
其性质完全不同于常规材料，而具有特殊性。
狭义：具有纳米结构的材料。
纳米材料与传统材料的主要差别：尺寸差异性能差异强度、韧性、比热、导电率、扩散率等完全不同于或大大优于常规的体相材料。
2、纳米尺度临界尺寸：当颗粒的大小减小到某一尺寸时，材料的性能突变，与同样组分构成的常规材料性质不同，这个尺寸就是临界尺寸。
同一种纳米材料具有的不同性质所发生突变的临界尺寸不同；而同一种性能的不同纳米材料其临界尺寸也有很大差异。
3、纳米结构基本单元构成纳米结构块体、薄膜、多层膜以及纳米结构材料的基本单元有：团簇，纳米微粒、纳米管、纳米棒、纳米线、纳米纤维、纳米带、纳米环、纳米螺旋和同轴纳米电缆等。
它们至少一维尺寸非常小。
①团簇原子团簇是指几个至几百个原子的聚集体（粒径小于或等于lnm）o如Fen，Cu n S m, C n H m（n 和m都是整数）和碳簇（富勒烯C6o，C70等）等。
它介于单个原子与固体之间。
形状多样化：线状、层状、管状、洋葱状、骨架状、球状等。
原子团簇分类：A 一元原子团簇，如：Nan, Nin，C60, C70B 二元团簇，如：lnnPm,AgnSmC多元团簇，如:Vn（C6H6）mD原子簇化合物，是原子团簇与其它分子以配位键结合形成的化合（例如，某些含Fe-S团簇的蛋白质分子）。
②纳米微粒纳米微粒是指颗粒尺寸为纳米量级的超细微粒，它的尺度大于原子簇，小于通常的微粉。
尺寸一般在1〜lOOnm之间，纳米颗粒所含原子数范围在103-107个，也称它为超微粒子。
上田良二给纳米颗粒的定义是：用电子显微镜才能看到的颗粒称为纳米微粒。
通常，分散性好的纳米粒子在良溶剂中不会沉淀，而且有透光性。
③纳米棒、纳米带和纳米线纳米棒：长径比（长度与直径的比率），J、，截面为圆形。
一般小于20。
纳米线：长径比大，截面为圆形。
有机化学(第二版)课后答案
有机化学（第二版）课后习题参考答案第一章绪论1-1 扼要解释下列术语.(1)有机化合物(2) 键能、键的离解能(3) 键长(4) 极性键(5) σ键(6)π键(7) 活性中间体(8) 亲电试剂(9) 亲核试剂(10)Lewis碱(11)溶剂化作用(12) 诱导效应(13)动力学控制反应(14) 热力学控制反应答：(1)有机化合物-碳氢化合物及其衍生物(2) 键能：由原子形成共价键所放出的能量，或共价键断裂成两个原子所吸收的能量称为键能。
)键的离解能：共价键断裂成两个原子所吸收的能量称为键能。
以双原子分子AB为例，将1mol 气态的AB拆开成气态的A和B原子所需的能量，叫做A—B键的离解能。
应注意的是，对于多原子分子，键能与键的离解能是不同的。
分子中多个同类型的键的离解能之平均值为键能E。
(3) 键长：形成共价键的两个原子核之间距离称为键长。
(4) 极性键: 两个不同原子组成的共价键，由于两原子的电负性不同, 成键电子云非对称地分布在两原子核周围，在电负性大的原子一端电子云密度较大，具有部分负电荷性质，另一端电子云密度较小具有部分正电荷性质，这种键具有极性，称为极性共价键。
(5) σ键：原子轨道沿着轨道的对称轴的方向互相交叠时产生σ分子轨道, 所形成的键叫σ键。
(6) π键：由原子轨道侧面交叠时而产生π分子轨道，所形成的键叫π键。
(7) 活性中间体：通常是指高活泼性的物质，在反应中只以一种”短寿命”的中间物种存在,很难分离出来，,如碳正离子, 碳负离子等。
(8) 亲电试剂：在反应过程中，如果试剂从有机化合物中与它反应的那个原子获得电子对并与之共有形成化学键，这种试剂叫亲电试剂。
、(9) 亲核试剂：在反应过程中，如果试剂把电子对给予有机化合物与它反应的那个原子并与之共有形成化学键，这种试剂叫亲核试剂。
(10) Lewis碱：能提供电子对的物种称为Lewis碱。
(11)溶剂化作用：在溶液中，溶质被溶剂分子所包围的现象称为溶剂化作用。
荧光知识补充-激发三重态
在一般温度下，大多数分子处在基态的最低振动能级。
处于基态的分子吸收能量(电能、热能、化学能或光能等)后被激发为激发态。
激发态是很不稳定的，它将很快地释放出能量又重新跃迁回基态。
若分子返回基态时以发射电磁辐射(即光)的形式释放能量，就称为“发光”。
如果物质的分子吸收了光能而被激发，跃迁回基态所发射的电磁辐射，称为荧光和磷光。
现从分子结构理论来讨论荧光和磷光的产生机理。
每个分子中都具有一系列严格分立相隔的能级，称为电子能极，而每个电子能级中又包含有一系列的振动能级和转动能级。
分子中电子的运动状态除了电子所处的能级外，还包含有电子的多重态，用M=2S+1表示，S为各电子自旋量子数的代数和，其数值为0或1 。
根据Pauli不相容原理，分子中同一轨道所占据的两个电子必须具有相反的自旋方向，即自旋配对。
若分子中所有电子都是自旋配对的，则S=0,M=1,该分子便处于单重态(或叫单重线)，用符号S表示。
大多数有机化合物分子的基态都处于单重态。
基态分子吸收能量后，若电子在跃迁过程中，不发生自旋方向的变化，这时仍然是M=1，分子处于激发的单重态；如果电子在跃迁过程中伴随着自旋方向的变化，这时分子中便具有两个自旋不配对的电子，即S=1,M=3，分子处于激发的三重态，用符号T表示。
处于分立轨道上的非成对电子，自旋平行要比自旋配对更稳定些(洪特规则)，因此在同一激发态中，三重态能级总是比单重态能级略低。
处于激发态的分子是很不稳定的，它可能通过辐射跃迁和非辐射跃迁的形式去活化(去激发)释放出多余的能量而返回基态。
辐射跃迁主要涉及到荧光，延迟荧光或磷光的发射；无辐射跃迁是指以热的形式释放多余的能量，包括振动弛豫、内部转移、系间跨越及外部转移等过程。
(3) 荧光发射(Fluorescence emission,FE)——处于激发单重态的电子经振动弛豫及内部转移后到达第一激发单重态(S1)的最低振动能级(V=0)后，以辐射的形式跃迁回基态(S0)的各振动能级，这个过程为荧光发射，发射的荧光波长为。
基础有机化学反应总结
基础有机化学反应总结一、烯烃1、卤化氢加成（1）【马氏规则】在不对称烯烃加成中，氢总是加在含碳较多的碳上。
【机理】【本质】不对称烯烃的亲电加成总是生成较稳定的碳正离子中间体。
【注】碳正离子的重排（2）【特点】反马氏规则【机理】自由基机理（略）【注】过氧化物效应仅限于HBr、对HCl、HI无效。
【本质】不对称烯烃加成时生成稳定的自由基中间体。
【例】2、硼氢化—氧化【特点】不对称烯烃经硼氢化—氧化得一反马氏加成的醇，加成是顺式的，并且不重排。
【机理】【例】3、X2加成【机理】【注】通过机理可以看出，反应先形成三元环的溴鎓正离子，然后亲和试剂进攻从背面进攻，不难看出是反式加成。
不对称的烯烃，亲核试剂进攻主要取决于空间效应。
【特点】反式加成4、烯烃的氧化1）稀冷高锰酸钾氧化成邻二醇。
3H 33H3稀冷KMnO 433M nO OOO H 2O 3H 33H 3 2）热浓酸性高锰酸钾氧化3）臭氧氧化4）过氧酸氧化5、烯烃的复分解反应【例】6、共轭二烯烃1）卤化氢加成2）狄尔斯-阿德尔（Diels-Alder ）反应【描述】共轭二烯烃和烯烃在加热的条件下很容易生成环状的1，4加成产物。
【例】二、脂环烃1、环丙烷的化学反应【描述】三元环由于张力而不稳定，易发生加成反应开环，类似碳碳双键。
【特点】环烷烃都有抗氧化性，可用于区分不饱和化合物。
【注】遵循马氏规则【例】2、环烷烃制备1）武兹（Wurtz）反应【描述】通过碱金属脱去卤素，制备环烷烃。
【例】2）卡宾①卡宾的生成A、多卤代物的α消除B、由某些双键化合物的分解②卡宾及烯烃的加成反应【特点】顺式加成，构型保持【例】③类卡宾【描述】类卡宾是一类在反应中能起到卡宾作用的非卡宾类化合物，最常用的类卡宾是ICH2ZnI。
【特点】顺式加成，构型保持【例】三、炔烃1、还原成烯烃1）、顺式加成2）、反式加成2、亲电加成1）、加X 2【机理】中间体Br+R 2R 1【特点】反式加成 2）、加HXR R HBr RR Br H （一摩尔的卤化氢主要为反式加成）3）、加H 2O【机理】【特点】炔烃水合符合马式规则。
Diels-Alder反应
Diels-Alder反应的研究进展董海峰理研1105班学号：2011200976导师：李雷教授摘要:本综述介绍了关于Diels-Alder反应的研究新成果: 水相Diels-Alder反应; C60的Diels-Alder反应; 超分子作用下的Diels-Alder反应以及反双烯合成的应用。
对Diels-Alder反应的全新认识无论是对有机合成设计还是有机化学教学内容更新都具有重要意义。
关键词: 综述; Diels-Alder反应; 反双烯合成; C60; 超分子作用Diels-Alder反应是20世纪有机合成方面最主要的发现之一,也是有机化学中非常重要的一类反应。
所谓Diels-Alder反应是指含有共轭二烯结构的双烯体和含不饱和键的亲双烯体, 通过1,4-加成得到环状烯烃, 故又称为双烯合成反应。
Diels-Alder反应的本质是双烯体和亲双烯体发生[4+2]环加成,其历程是协同进行的周环反应。
由于Diels-Alder反应在有机化合物的分离、鉴别以及合成中应用广泛,所以吸引了人们从反应机理、反应条件以及可发生的范围等多方面进行着不断深入地再研究, 本文综述了关于Diels-Alder反应的新近研究成果, 旨在丰富对此类反应的再认识。
1 Diels-Alder反应1.1 Diels-Alder反应定义在加热条件下, 共轭双烯体和亲双烯体发生1,4-加成反应, 生成环状化合物的反应叫双烯合成.双烯合成反应是O.Diels和lder于1928年发现的,所以也叫Diels-Alder反应[1 ].Diels-Alder反应可通式表示如下:因为Diels-Alder反应涉及到一个4P电子体系和一个2P电子体系, 所以它属于（4+ 2）环加成反应Diels-Alder反应机理Diels-Alder反应是协同机理, 即双烯体和亲双烯体通过环状过渡态,旧键的断裂和新键的形成同时进行, 一步完成反应过程:此机理可用前线轨道理论来解释. 双烯体HOMO两端的位相和亲双烯体LUMO的位相相符, 双烯体LUMO两端的位相和亲双烯体HOMO的位相也相符. 如图1所示。
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电子效应对有机的影响
摘要：机化合物是一个由原子或原子团组成的整体。
这些原子和原子团是互相影响的。
这些影响主要是电子效应和空间效应。
本文综述了电子效应中诱导效应和共轭效应对有机物的物理性质和化学性质的影响。
关键词：原子团电子效应空间效应诱导效应共轭效应
有机化合物分子是由原子或原子团组成的,这些原子和原子团是相互影响的,这种影响主要表现为电子效应和空间效应。
电子效应包括诱导效应、共轭效应和场效应。
本文主要讨论诱导效应和共轭效应。
一、诱导效应与共轭效应的定义
1、诱导效应：是指在有机分子中引入一原子或基团后，使分子中成键电子云密度分布发生变化，从而使化学键发生极化的现象。
2、共轭效应：又称离域效应，是指由于共轭π键的形成而引起分子性质的改变的效应。
二、产生原因
诱导效应是由于一个共价键的价电子对在两原子间的不对称状态（键的极性状态），或由于一个成键原子带有电荷所引起。
一个共价键价电子对的不对称共用状态是由这两个成键原子的电负性不同引起的。
例如在氯乙烷分子中由于氯的电负性比碳大,Cl─C键中共用电子对偏向氯原子，并由此使相邻碳－碳键本来应是对称共用的电子对也往氯原子方向偏移，使碳－氢键已偏向碳原子的不对称共用电子对向碳原子进一步偏移。
共轭效应是由于分子中存在存在两个或两个以上的双键他们之间间隔
三，它们对于有机的影响
1、诱导效应对有机的影响
①诱导效应对碳碳双键加成的影响碳碳双键的加成一般情况是亲电加成。
当具
有不同诱导效应的原子或原子团连在双键碳原子上时，对双键加成速度大小和方向都
有显著影响:当连有具有十I效应的基团时，双键电子云密度增加，反应速度加快，当
连有具有一I效应的基团时，双键上电子云密度减少，反应速度减小。
(见表一)。
可能，而将进行亲核加成。
2.诱导效应对拨基加成的影响羰基(>C=O)加成属于亲核加成，其反应中心是拨基碳原子。
加成的关键·一步是亲核试剂对缓基碳的进攻。
淡基所连原子团电负性不同时，加成速度也不同:当碳基连有吸电子基团时，有利于加成，所连吸引电子基愈多，反应速度愈快，产物愈稳定，当拨基连有供电子基团时，反应速度就减小。
表二是一些裁基化合物与亲核性极弱的水反应的情况。
表二某些拨墓化合物与水反应情况
从表二知，乙醛和丙酮与水加成达到平衡时，水化合物比例小。
这是因为甲基具有干I效应，使毅基碳正电性降低，对水的亲核加成不利;而氯具有一I效应，使毅基碳正电性增加，对水的亲核加成有利，_!王可形成稳定的水合物。
一卜边是一些碳基化合物发生亲核加成速度快慢顺序:R一COCt>H一CHO>R一CHO>RCOR产)RCOOR尸>R一CONH:
3.诱一导效应对卤烷取代反应的影响饱和碳原子上的取代反应属亲核取代，按其历程可分为单分子亲核取代(SNI)和双分子亲核取代(SNZ)两种。
影响它们反应速度的因素仅从诱导效应看，连在泡和碳原子的基团电负性大小对其反应速度影响很大。
澳甲烷、嗅乙烷、2一澳丙烷、2一澳一2一甲基丙烷这一系列化合物在甲酸溶液中进行水解，按SNI历程进行，其相
这是因为SNI历程是分两步进行的，第一步是光生成一正碳离子，正碳离子愈稳定，就愈容易生成，整个反应速度就愈大。
而正碳离子的稳定性与它所连供电基团多少有关:供电基团愈多，正离子就愈稳定。
上述四个化合物，若让其在无水丙酮中与碘化钾反应，生成相应
它们反应时速度之大小，与a碳上斥电子基团的多少有关;斥电子基团愈多，a碳上电子云度愈大，则愈不利于碘负离子对它的进攻。
所以按SNZ历程进行，反应速度以CH3Br最快，叔丁基嗅最慢。
(在此也暂不考虑立体效应)。
4、诱导效应对化合物酸硷性影响
酸Pka大于甲酸，是因为甲基具有十I效应，不利于竣基电离出氢离子，所以乙酸酸性仅为
甲酸的1，而C13C一具有强的一I效应，对羧基基解离出氢离子有利，Cl3C←CO←O←H。
，使三氯乙酸酸性增加，其酸性为甲酸的1000多倍。
由此可知，二甲胺硷性大于甲胺，而甲胺硷性又大于氨。
胺和氨硷性大小与氮上电子云密度大小有密切关系:氮上电子云密度增加，硷性增大。
由于CH3一具有正的诱导效应，且二甲胺氮上连有两个CH3一，所以二甲胺氮上电子云密度大于甲胺，甲胺又大于氮。
一些烷氧基硷性顺序如下:Me3CO一>Me:CHO一>MeCH:O一>MeO一>OH一，这也是由于甲基+I 的结果。