| Главная » Химия |
|
Тема данной работы является расчет оптимальных параметров молекулы состоящей из катиона имидазолия и аниона тетрафторобората. Для расчета параметров мы воспользуемся следующими программами: Gaussian 09 (программный пакет для расчета структуры и свойств молекулярных систем в газофазном и конденсированном состоянии, включающая большое разнообразие методов вычислительной химии, квантовой химии, молекулярного моделирования) GaussView 5.0 (вспомогательная программа которая поможет нам обработать результаты полученные в программе Gaussian 09) AIMQB (программный пакет, который будем использовать для расчета зарядов ядер атомов в полученных молекулах и для нахождения критических точек бассейнов атомов) AIMStudio (программа, которая позволяет анализировать результаты расчета в программе AIMQB) С помощью программы GaussView 5.0 мы построили приблизительную структуру катиона имидазолия. С помощью функций программы мы строим определенную команду, по которой программа Gaussian 09 выполняет расчет необходимых нам параметров, для катиона имидазолия она выглядит так # opt (maxcycle=600) b3lyp/6-31gkat Где в первой строчке мы задаем команду opt - расчет оптимальных параметров молекулы maxcycle=600 - максимальное количество шагов которое может использовать программа для выполнения расчета оптимизации b3lyp/6-31g - это тип решения уравнения Шредингера, с помощью которого система и определяет оптимизированные параметры В третьей строчке находится названия файла который программа будет рассчитывать В пятой строчке у нас находятся заряд молекулы (+1) и мультиплетность (1) Далее следуют координаты нахождения атомов в пространстве, которые мы получаем при приблизительном построении молекулы в GaussView 5.0 Полученный текстовый документ переводим в формат. GJF для Gaussian 09. После этого программа Gaussian 09 будет рассчитывать параметры нашей молекулы и ответ нам выдаст в файле форматом Output file. Полученный файл мы просматриваем с помощью GaussView 5.0 и получаем структуру необходимой нам молекулы (Рис. № 1) Рис. № 1 структура катиона имидозолия На рис. № 1 указана структура катиона имидазолия, где синим цветом обозначены атомы азота (№1 и 2), серым атомы углерода (№3,4,5,9,13), белым цветом атомы водорода. Из полученной структуры мы видим, что в молекуле есть двойная связь между 4 и 5 атомами углерода, и две локализованных связи между 2 и 3, 1 и 3 атомами. Энергия молекулы - 305.14222023 a. u. или - 801,15 Мдж/моль. Также программа нам распределение электронной плотности по поверхности молекулы Рис. № 2 распределение электронной плотности по поверхности катиона имидозолия На рис. № 2 мы видим распределения электронной плотности по поверхности молекулы, красным цветом обозначены положительно заряженные зоны а зеленным цветом отрицательно заряженные. Полученную молекулы в расчете Gaussian 09 мы рассчитываем в программе AIMQB, для получения зарядов на атомах в молекуле и нахождения критичных точках между бассейнами атомов, ответ нам дается в формате. sumwiz Полученный результат открываем с помощью программы AIMStudio (рис № 3) Рис. № 3 расположение критических точек связей На рис № 3 мы видим катион имидазолия, зеленные точки между атомами на связях это критические точки бассейнов атомов. Также расчет нам дал результат заряда каждого атома в молекуле (табл. №1) Табл. № 1. заряды на атомах в катионе имидазолия № атом Заряд (q) 1 N1 -0.998622 2 N2 -0.998591 3 C3 +0.831012 4 C4 +0.326848 5 C5 +0.326793 6 H6 +0.146728 7 H7 +0.146742 8 H8 +0.165821 9 C9 +0.281730 10 H10 +0.085388 11 H11 +0.085383 12 H12 +0.074697 13 C13 +0.281712 14 H14 +0.085389 15 H15 +0.074704 16 H16 +0.085388 Σ +1.001122 Из таблицы №1 мы видим что суммарный заряд катиона имидазолия равен +1.001122. Таким образом мы рассчитали параметры которыми будем оперировать в дальнейших расчетах. Это структура вещества, распределение электронной плотности по поверхности молекулы, заряды на атомах в молекуле. Такие же расчеты мы проводим для аниона тетрафторбората Строим приблизительную структуру и файл команды для программы расчета, он у нас имеет вид # opt (maxcycle=300) b3lyp/6-31g Где в первой строчке opt - команда для расчета оптимизации maxcycle=300-максимальное количество шагов системы, надо заметить что для аниона тетрафторбората необходимо меньше шагов чем для катиона имидазолия, так как в нем меньше атомов чем в катионе В 3 строчке название файла который мы рассчитываем. Заряд молекулы - 1, а мультиплетность 1. Дальше идут координаты атомов в пространстве. Данный файл обрабатываем в программе Gaussian 09 и результаты открываем в программе GaussView 5.0 и получаем структуру нашего аниона (рис 4) параметр молекула катион анион Рис. 4 структура аниона тетрафторбората На рис. 4 мы видим структуру аниона тетрабората. Светло-караловым цветом обозначен атом бора (№1), светло голубым цветом атомы фтора (№ 2,3,4,5). Гибридизация этой молекулы sp3, то есть молекула имеет вид тетраэдра. Имена такую структура и предлагает нам программа. Расстояние между атомом брома и фтором одинаково во всех 4 случаях Энергия молекулы - 424.43406867 a. u. или - 1114,351647 Мдж/моль С помощью GaussView 5.0 рассматриваем распределение елктронной плотности по поверхности молекулы (рис. № 5) Рис. № 5 распределение електронной плотности по поверхности аниона тетрафторбората На рис №5 изображенно распределение елктронной плотности по поверхности аниона тетрафторбората, где желтым и оранжевым показаны положительно заряженные зоны а бордовым отрицательно Полученный результат пересчитываем на критические точки граници бассейнов атомов и заряды атомов с помощью AIMQB. Полученный файл открываем с помощью AIMStudio (рис. №6) Рис. № 6 критические точки связей тетрафторборат аниона На рис № 6 зелеными точками обозначены критические точки связей. Также из расчета AIMQB мы взяли заряд на атомах в молекуле аниона (табл. №2) Таблица № 2. Заряд атомов в молекуле тетрафторборат аниона # атом Заряд (q) 1 B1 +2.241243 2 F2 -0.810001 3 F3 -0.810001 4 F4 -0.810001 5 F5 -0.810001 Σ -0.998761 Суммарный заряд этой молекулы больше чем - 1, как видно из табл. №2 Скачать архив (2.37 Mb) Схожие материалы: |
| Всего комментариев: 0 | |