Квантово-химическое моделирование структуры водородно-связанных кластеров метанола
18.08.2018, 08:23
Дипольный момент молекулы играет решающую роль в определении диэлектрических свойств, химического поведения вещества и определяется характером ближних межмолекулярных взаимодействий, особенностями пространственной ориентации частиц. Для анализа данных по распределениям дипольных моментов молекул, получаемых методами молекулярно-динамического моделирования, необходима информация о зависимости величины дипольного момента молекулы от таких факторов, как размера и геометрии образования (кластера, ассоциата), в котором она состоит. Поэтому цель исследования заключалась в определении зависимости между дипольным моментом и количеством водородных связей, образуемых молекулой.

В работе были рассчитаны дипольные моменты оптимизированных по геометрии кластеров метанола (CH3OH)n (n варьировалось от 1 до 4) и отдельных молекул в кластере. Расчеты проводились в программном пакете Gamess [1] с использованием ограниченного метода Хартри-Фока с различными наборами базисов (6-31G, 6-31G*, 6-31G**) и использованием теории возмущения Мёллера-Плесе второго порядка. Также молекулярный дипольный момент был рассчитан в рамках теории функционала плотности в программном пакете CPMD [2].

По результатам анализа, полученных данных, можно отметить, что дипольный момент молекулы, образующей одну водородную связь практически не зависит от размера и геометрии кластера. Однако величина дипольного момента молекулы, образующей две водородных связи, уже значительно изменяется при увеличении числа молекул в кластере. Также, можно заметить, что дипольный момент молекулы-донора протона ниже дипольного момента молекулы-акцептора протона или молекулы, являющейся одновременно и донором и акцептором.

Таким образом, средний дипольный момент молекулы в кластере существенно превышает дипольный момент свободной молекулы. Вероятная причина этого явления - дополнительная поляризация из-за взаимодействия с соседними молекулами.

Что характерно, наименьшим дипольным моментом обладает циклический тример метанола, а наибольшим, среди изученных конфигураций, - цепочечный тетрамер. Эти результаты, в дальнейшем, позволят детально интерпретировать распределения молекулярных дипольных моментов суб- и сверхкритического метанола, полученные с помощью молекулярной динамики Кара-Парринелло.

1. M.W.Schmidt, K.K.Baldridge, J.A.Boatz, S.T.Elbert, M.S.Gordon, J.H.Jensen, S.Koseki, N.Matsunaga, K.A. Nguyen, S.J.Su, T.L.Windus, together with M.Dupuis, J.A. Montgomery. J.Comput.Chem., 1993, 14, 1347-1363.
2. J. Hutter, A. Alavi, T.Deutch, et al. CPMD, MPI fur Festkorperforschung and IBM Zurich Research Laboratory, Stuttgart, 1995-1999.

Одинцова Е.Г.
Категория: Тезисы | Добавил: GOD | Теги: метанола, структуры, Квантово-химическое, Моделирование, кластеров, водородно-связанных
Просмотров: 921 | Загрузок: 0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]