Pu-N与Pu-O-H体系的分子结构和势能函数

本文采用量子力学中密度泛函（DFT）B3LYP方法和Pu的相对论有效原子实势模型（RECP）,应用Gaussian98和Gaussian03程序,对钚化合物（PuN,PuO,PuH,PuN2和PuOH）的分子结构和分析势能函数进行了计算和研究,同时,还用量子力学从头计算的方法计算了PuOH体系的热力学函数,并在此基础上分析了PuOH体系的热力学稳定性。 在原子分子反应静力学基础上,根据分子电子状态构造的群论原理,推导得到了PuN,PuO,PuH,PuN2和PuOH的可能的电子状态及合理的离解极限,并通过量子力学从头计算的方法确定了它们的基电子态分别为PuN（X6∑+）,PuO（X5∑-）,PuH（X8∑+）,PuN2（X3∑g-）和PuOH（X6∑+）。且结构优化的结果得出其分子的最稳态构型分别为C∞Ⅴ,C∞Ⅴ,C∞Ⅴ,D∞h和C∞Ⅴ, 导出了PuN,PuO和PuH双原子分子的Murrell-Sorbie势能函数曲线,在此基础上推导出光谱数据和力常数。并使用多体展式理论方法,首次导出了三原子分子（PuN2和PuOH）两个构型的分析势能函数,它们的势能面准确地再现了稳态平衡结构构型及能量关系,除此之外,还复现了亚稳态结构构型和能量关系。本文还利用势能函数等值图讨论了两个三原子分子一些反应通道的静态特征。 论文的最后一章,用量子力学方法计算了PuOH体系的热力学数据,并对PuOH体系的热力学稳定进行了计算分析。从而探讨了钚、氧、氢体系中钚的腐蚀情况:H（g）+O（g）+Pu（S）→PuOH（g）,Pu（S）+OH（g）→PuOH（g）,PuH（g）+O（g）→PuOH（g）三个反应通道均能自发反应,而PuO（g）+H（g）→PuOH（g）在整个温度范围内都不能自发反应,这说明由气态H原子与PuO分子能很难反应生成PuOH气体。