intTypePromotion=1

Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đánh giá khả năng tương tác của Etylen và dẫn xuất Đihalogen với Cacbonđioxit bằng phương pháp hóa học lượng tử

Chia sẻ: Nguyễn Thị Hiền Phúc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

0
32
lượt xem
3
download

Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đánh giá khả năng tương tác của Etylen và dẫn xuất Đihalogen với Cacbonđioxit bằng phương pháp hóa học lượng tử

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá độ bền của các tương tác giữa Etylen và dẫn xuất thế Đihalogen với Cacbonđioxit ở mức độ phân tử,... Vận dụng những nội dung kiến thức thu được về các loại tương tác yếu, và áp dụng vào việc giảng dạy khóa học ở bậc đại học, cao đẳng và phổ thông.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu đánh giá khả năng tương tác của Etylen và dẫn xuất Đihalogen với Cacbonđioxit bằng phương pháp hóa học lượng tử

B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O<br /> Đ I H C ĐÀ N NG<br /> <br /> DƯƠNG TH ÁI LINH<br /> <br /> Công trình ñư c hoàn thành t i<br /> Đ I H C ĐÀ N NG<br /> <br /> Ngư i hư ng d n khoa h c: TS. NGUY N TI N TRUNG<br /> <br /> Ph n bi n 1: PGS.TS. Võ Vi n<br /> NGHIÊN C U ĐÁNH GIÁ KH NĂNG<br /> TƯƠNG TÁC C A ETYLEN VÀ D N XU T ĐIHALOGEN<br /> V I CACBONĐIOXIT<br /> B NG PHƯƠNG PHÁP HÓA H C LƯ NG T<br /> <br /> Chuyên ngành: Hóa h u cơ<br /> Mã s : 60 44 27<br /> <br /> Ph n bi n 2: PGS.TS. Lê T H i<br /> <br /> Lu n văn ñã ñư c b o v trư c h i ñ ng ch m Lu n văn t t<br /> nghi p Th c sĩ Khoa h c h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 14<br /> tháng 11 năm 2012.<br /> <br /> TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ KHOA H C<br /> <br /> Đà N ng – 2012<br /> <br /> Có th tìm hi u lu n văn t i:<br /> - Trung tâm Thông tin – H c li u, Đ i h c Đà N ng<br /> - Thư vi n trư ng Đ i h c Sư ph m, Đ i h c Đà N ng<br /> <br /> 3<br /> <br /> M<br /> <br /> 4<br /> <br /> Đ U<br /> <br /> cơ ñ c h i nh vào tính không ñ c, r , có s n trong t nhiên và các ñi u<br /> <br /> 1. Lý do ch n ñ tài<br /> <br /> ki n v dung môi “m m d o”. Trong th i gian g n ñây dung môi l ng<br /> <br /> Liên k t hiñro ki u A-H···B là m t lo i tương tác không c ng hóa tr có<br /> <br /> scCO2 còn ñư c s d ng trong t ng h p hóa h c,v t li u polyme và công<br /> <br /> t m quan tr ng r t l n không ch trong lĩnh v c hóa h c mà c sinh h c,<br /> <br /> ngh x hi m. Như v y, v i dung môi CO2 ñang m ra m t hư ng m i cho<br /> <br /> hóa sinh và v t lý. Đ c bi t, liên k t hiñro d ng C-H···O có m t trong c u<br /> <br /> ngành công nghi p xanh c a th gi i. Tuy nhiên, ñ s d ng hi u qu<br /> <br /> trúc protein, ADN, ARN. Vì v y có th nói r ng “liên k t hiñro g n li n v i<br /> <br /> scCO2 và ñ nh hư ng tìm ki m v t li u “ưa CO2” thân thi n môi trư ng ñòi<br /> <br /> s s ng và các quá trình chuy n hóa”.<br /> <br /> h i t t y u ph i hi u b n ch t và ñ b n các tương tác gi a CO2 v i các h p<br /> <br /> Liên k t hiñro c ñi n hay liên k t hiñro chuy n d i ñ ñã ñư c<br /> <br /> ph n tương tác.<br /> <br /> Pauling ñưa ra. Nhìn chung, b n ch t c a liên k t hiñro chuy n d i ñ là do<br /> <br /> M t s nghiên c u lý thuy t và th c nghi m ñ hi u b n ch t tương tác<br /> <br /> tương tác tĩnh ñi n gi a H mang m t ph n ñi n tích dương và nguyên t B<br /> <br /> ñã ñư c th c hi n, ñó là tương tác c a CO2 v i CO2 và m t s h p ch t h u<br /> <br /> có ñ âm ñi n l n mang m t ph n ñi n tích âm. Thu c tính tiêu bi u c a<br /> <br /> cơ như CH4, C2H6,CH3CHO, CHF2,…Tuy nhiên b n ch t c a các tương tác<br /> <br /> lo i liên k t này là: khi liên k t hiñro hình thành, ñ dài liên k t A-H tăng<br /> <br /> v n chưa ñư c gi i thích th a ñáng, li u có t n t i liên k t hiñro ki u C-<br /> <br /> (kém b n hơn), t n s dao ñ ng hóa tr liên k t A-H gi m - d ch chuy n v<br /> <br /> H···O ñóng vai trò b tr cùng v i tương tác axit-bazơ Lewis trong vi c làm<br /> <br /> vùng sóng ñ và cư ng ñ h ng ngo i tương ng tăng so v i monome ban<br /> <br /> b n ph c hay không. Hi n nay theo hi u bi t c a chúng tôi, chưa có công<br /> <br /> ñ u. Tuy nhiên, năm 1980, Sandorfy và c ng s b ng th c nghi m ñã phát<br /> <br /> b nghiên c u v anken và d n xu t c a nó tương tác v i CO2, trong khi<br /> <br /> hi n trong dung d ch m t lo i liên k t hiñro m i có như: ñ dài liên k t A-H<br /> <br /> anken ñ c bi t etylen là nguyên li u quan tr ng ñ t ng h p cao su, ch t<br /> <br /> b rút ng n, t n s dao ñ ng hóa tr tăng - d ch chuy n v vùng sóng xanh<br /> <br /> d o như PS, PE,…Do v y vi c nghiên c u ñánh giá kh năng tương tác c a<br /> <br /> và cư ng ñ h ng ngo i c a liên k t A-H trong ph c hình thành thư ng<br /> <br /> etylen và các d n xu t th ñihalogen c a nó v i CO2 là c n thi t. Hơn n a<br /> <br /> gi m so v i monome ban ñ u. Vì v y, lo i liên k t này ñư c g i là liên k t<br /> <br /> ñ phân c c c a liên k t c ng hóa tr C-H nh hư ng như th nào ñ n m c<br /> <br /> hiñro chuy n d i xanh.<br /> <br /> ñ chuy n d i xanh t n s dao ñ ng hóa tr c a liên k t C-H khi tham gia<br /> <br /> CO2 là tác nhân chính gây ra hi u ng nhà kính và hàm lư ng CO2<br /> <br /> liên k t hiñro C-H···O trong các ph c cũng c n ñư c nghiên c u.<br /> <br /> trong khí quy n ngày càng tăng do quá trình công nghi p hóa. Tuy nhiên,<br /> <br /> Xu t phát t nh ng yêu c u và tính c p thi t nêu trên, chúng tôi ch n ñ tài<br /> <br /> CO2 có nhi u ng d ng quan tr ng trong hóa h c và công nghi p, ñ c bi t<br /> <br /> nghiên c u: “Nghiên c u ñánh giá kh năng tương tác c a etylen và d n<br /> <br /> o<br /> <br /> là CO2 l ng siêu t i h n (nhi t ñ trên 31 C, áp su t 73,8 bar). Hi n t i công<br /> <br /> xu t ñihalogen v i cacbonñioxit b ng phương pháp hóa h c lư ng t ”.<br /> <br /> ngh siêu t i h n v i vi c dùng dung môi CO2 ñ tách, chi t các s n<br /> <br /> 2. M c tiêu nghiên c u<br /> <br /> ph m,..ñang r t phát tri n và ñư c s d ng<br /> <br /> nhi u qu c gia trên th gi i,<br /> <br /> trong ñó có Vi t Nam (Vi n Hóa h c Công nghi p ñã nh p công ngh này<br /> vào năm 2010). Vi c s d ng dung môi scCO2 thay th các dung môi h u<br /> <br /> - Đánh giá ñ b n c a các tương tác gi a etylen và d n xu t th<br /> ñihalogen (C2H2X2, X = F, Cl, Br) v i cacbonñioxit<br /> <br /> m c ñ phân t .<br /> <br /> 5<br /> <br /> 6<br /> <br /> - Trên cơ s h nghiên c u, cung c p b ng ch ng cho s t n t i liên k t<br /> hiñro, tương tác axit- bazơ Lewis và các tương tác khác<br /> <br /> m c ñ phân t<br /> <br /> 6. T ng quan tài li u nghiên c u<br /> Trên th gi i vi c nghiên c u lý thuy t v tương tác c a các ch t v i<br /> CO2 cũng như kh năng hòa tan trong scCO2 ñã và ñang ñư c nghiên c u<br /> <br /> khi s d ng CO2 làm dung môi.<br /> - Góp ph n hi u b n ch t liên k t hiñro chuy n d i xanh, ñ c bi t liên<br /> k t hiñro chuy n d i xanh d ng C-H···O.<br /> <br /> sâu r ng. Đ c bi t công ngh s d ng scCO2 ñư c ng d ng r ng rãi trong<br /> các ngành công nghi p như ch t o polyme, trong tách chi t cafein.<br /> <br /> - Xem xét ñ phân c c liên k t C-H tham gia liên k t hiñro trong<br /> <br /> M t khác, liên k t hiñro ki u A-H···B là m t tương tác y u r t quan<br /> <br /> monome ban ñ u nh hư ng như th nào ñ n m c ñ rút ng n liên k t C-H,<br /> <br /> tr ng trong hóa h c, sinh h c, v t lý và k c y h c. Đ c bi t, t m quan<br /> <br /> tăng t n s dao ñ ng hóa tr khi ph c hình thành.<br /> <br /> tr ng c a liên k t hiñro ki u C-H···O giúp cho các nhà khoa h c hi u rõ hơn<br /> <br /> - V n d ng nh ng n i dung ki n th c thu ñư c v các lo i tương tác<br /> y u, và áp d ng vào vi c gi ng d y hóa h c<br /> <br /> b c ñ i h c, cao ñ ng và ph<br /> <br /> v các quá trình hóa h c, s s p x p c u trúc các ñ i phân t ,... Năm 1931,<br /> Pauling ñã ñưa ra khái ni m v liên k t hiñro c ñi n (hay còn g i liên k t<br /> <br /> thông.<br /> <br /> hiñro chuy n d i ñ ). Theo ñó, khi hình thành liên k t hiñro, liên k t A-H<br /> <br /> 3. Đ i tư ng và ph m vi nghiên c u<br /> <br /> b y u ñi, kéo dài liên k t và chuy n d i ñ t n s dao ñ ng hóa tr . Cho ñ n<br /> <br /> Nghiên c u lý thuy t v liên k t hiñro, tương tác axit-bazơ Lewis, ñánh<br /> <br /> năm 1980 b ng nhi u k t qu nghiên c u lý thuy t và th c nghi m,<br /> <br /> ñihalogen v i<br /> <br /> Sandorfy và c ng s ñã phát hi n ra liên k t hiñro m i có nhi u thu c tính<br /> <br /> giá kh<br /> <br /> năng tương tác c a etylen và d n xu t th<br /> <br /> cacbonñioxit.<br /> <br /> trái ngư c v i liên k t hiñro c ñi n là có s rút ng n liên k t, và chuy n<br /> <br /> 4. Phương pháp nghiên c u<br /> <br /> d i xanh t n s dao ñ ng hóa tr khi ph c hình thành. Liên k t hiñro này<br /> <br /> - S d ng ph n m m Gaussian 03 (phiên b n E.01), s d ng phương<br /> <br /> ñư c g i là liên k t hiñro chuy n d i xanh. Sau ñó, ngư i ñ t n n móng cho<br /> <br /> pháp MP2 v i b hàm cơ s aug-cc-pVDZ và phương pháp CCSD(T) v i<br /> <br /> s nghiên c u v lo i liên k t hiñro m i này là giáo sư Hobza. T ñó, nhi u<br /> <br /> b hàm cơ s aug-cc-pVTZ.<br /> <br /> nghiên c u v lý thuy t và c th c nghi m v liên k t hiñro chuy n d i<br /> <br /> - S d ng các công c phân tích như AIM và NBO t i m c lý thuy t<br /> MP2/aug-cc-pVDZ.<br /> 5. B c c c a lu n văn<br /> Lu n văn g m 103 trang, trong ñó có 24 b ng và 15 hình. Ph n m<br /> <br /> xanh cũng như các tương tác khác ñang ñư c chú tr ng và tri n khai.<br /> Vi t Nam, vi c nghiên c u s d ng dung môi scCO2 ñ tách các lo i<br /> tinh d u quí như tách tinh d u tiêu, qu , tr m,… m i ñư c tri n khai và ti n<br /> hành t i Vi n Công nghi p Hóa h c (S Khoa h c và Công ngh TP. H<br /> <br /> ñ u (6 trang), k t lu n và ki n ngh (3 trang), danh m c tài li u tham kh o<br /> <br /> Chí Minh), Vi n Dư c li u. Các nghiên c u lý thuy t v tương tác gi a các<br /> <br /> (5 trang). N i dung c a lu n văn chia làm 3 chương: chương 1 Cơ s lý<br /> <br /> ch t v i CO2, trên cơ s ñó ñánh giá kh năng hòa tan trong scCO2 cũng<br /> <br /> thuy t hóa lư ng t (22 trang), chương 2 Liên k t hiñro, thuy t axit-bazơ<br /> <br /> chưa ñư c nghiên c u nhi u. Hơn n a, vi c nghiên c u v liên k t hiñro<br /> <br /> Lewis và h ch t nghiên c u (14 trang), chương 3 K t qu và th o lu n (53<br /> <br /> chuy n d i xanh cũng như các tương tác y u quan tr ng khác cũng ñang<br /> <br /> trang).<br /> <br /> ñư c tri n khai.<br /> <br /> 7<br /> CHƯƠNG 1<br /> CƠ S<br /> <br /> LÍ THUY T HÓA H C LƯ NG T<br /> <br /> 8<br /> 1.7.4. Phương pháp tương tác c u hình (Configuration Interaction<br /> – CI)<br /> <br /> 1.1. PHƯƠNG TRÌNH SCHRODINGER<br /> <br /> 1.7.5. Phương pháp chùm tương tác (CC)<br /> <br /> 1.2. NGUYÊN LÍ KHÔNG PHÂN BI T CÁC H T Đ NG NH T. MÔ<br /> <br /> 1.7.6. Thuy t phi m hàm m t ñ (Density Functional Theory –<br /> <br /> HÌNH H T Đ C L P (S<br /> <br /> G N ĐÚNG BORN-OPPENHEIMER)<br /> <br /> DFT)<br /> <br /> 1.2.1. Nguyên lí không phân bi t các h t ñ ng nh t<br /> <br /> a. Các ñ nh lý Hohenberg-Kohn<br /> <br /> 1.2.2. Mô hình h t ñ c l p (s g n ñúng Born-Oppenheimer)<br /> <br /> b. Các phương trình Kohn-Sham<br /> <br /> 1.3. NGUYÊN LÍ PH N Đ I X NG HAY NGUYÊN LÝ LO I TR<br /> <br /> 1.8. SAI S<br /> <br /> PAULI<br /> <br /> 1.9. THUY T AIM<br /> <br /> 1.4. HÀM SÓNG C A H NHI U ELECTRON<br /> <br /> 1.10. OBITAN PHÂN T<br /> <br /> 1.5. C U HÌNH VÀ TR NG THÁI SPIN ELECTRON<br /> <br /> (OBITAN T<br /> <br /> 1.6. B<br /> <br /> (OBITAN NGUYÊN T<br /> <br /> HÀM CƠ S<br /> <br /> 1.6.1. Obitan ki u Slater và Gaussian<br /> <br /> DO CH NG CH T B<br /> <br /> CƠ S<br /> <br /> (BSSE)<br /> <br /> KHU TRÚ (LMO), OBITAN THÍCH H P<br /> <br /> NHIÊN) (NO), OBITAN NGUYÊN T<br /> T<br /> <br /> THÍCH H P<br /> <br /> NHIÊN) (NAO) VÀ OBITAN LIÊN K T<br /> <br /> THÍCH H P (OBITAN LIÊN K T T<br /> <br /> NHIÊN) (NBO)<br /> <br /> 1.6.2. M t s khái ni m v b hàm cơ s<br /> <br /> 1.10.1. Obitan phân t khu trú<br /> <br /> 1.6.3. Phân lo i b hàm cơ s<br /> <br /> 1.10.2. Obitan thích h p (obitan t nhiên), obitan nguyên t thích<br /> <br /> 1.7. CÁC PHƯƠNG PHÁP G N ĐÚNG HOÁ H C LƯ NG T<br /> 1.7.1. S tính bán kinh nghi m<br /> <br /> h p (obitan nguyên t t nhiên) và obitan liên k t thích h p (obitan<br /> liên k t t nhiên)<br /> <br /> 1.7.2. Phương pháp Hartree–Fock và phương trình Roothaan.<br /> CHƯƠNG 2<br /> <br /> Tương quan năng lư ng electron<br /> a. Phương pháp trư ng t h p Hartree-Fock (HF)<br /> <br /> LIÊN K T HIĐRO, THUY T AXIT- BAZƠ LEWIS<br /> VÀ H CH T NGHIÊN C U<br /> <br /> b. Phương trình Roothaan<br /> 1.7.3. Phương pháp nhi u lo n<br /> a. Lí thuy t nhi u lo n cho bài toán không suy bi n<br /> b. Lí thuy t nhi u lo n cho bài toán suy bi n<br /> <br /> 2.1. T NG QUAN V LIÊN K T HIĐRO<br /> 2.1.1. T m quan tr ng c a liên k t hiñro<br /> 2.1.2. Khái ni m và phân lo i liên k t hiñro<br /> a. Khái ni m<br /> b. S phân lo i liên k t hiñro<br /> <br /> 9<br /> <br /> 10<br /> <br /> 2.1.3. Liên k t hiñro chuy n d i ñ (Red-Shifting Hydrogen Bond)<br /> và liên k t hiñro chuy n d i xanh (Blue-Shifting Hydrogen Bond)<br /> 2.2. THUY T AXIT-BAZƠ LEWIS<br /> 2.2.1. Axit, bazơ và ph n ng axit-bazơ theo Lewis<br /> cis-ñihalogen<br /> <br /> 2.2.2. M t s lo i axit Lewis thư ng g p<br /> <br /> trans-ñihalogen<br /> <br /> ñihalogen<br /> <br /> Hình 3.2. C u trúc c a các d n xu t ñihalogen (C2H2X2, X = F, Cl, Br) (t i<br /> <br /> 2.2.3. L c axit-bazơ Lewis<br /> <br /> MP2/aug-cc-pVDZ)<br /> <br /> 2.2.4. Ý nghĩa, t m quan tr ng c a thuy t axit-bazơ Lewis<br /> 2.3. PHƯƠNG PHÁP TH C NGHI M VÀ LÝ THUY T NGHIÊN<br /> <br /> Cacbon ñioxit (CO2)<br /> <br /> C U LIÊN K T HIDRO<br /> 2.3.1. Phương pháp th c nghi m<br /> Hình 3.3. C u trúc c a CO2 (t i MP2/aug-cc-pVDZ)<br /> <br /> 2.3.2. Phương pháp lý thuy t<br /> <br /> K t qu ñ t ñư c, so sánh v i k t qu th c nghi m cho th y, m c lý<br /> <br /> 2.4. H CH T NGHIÊN C U<br /> 2.4.1. Gi i thi u chung h ch t nghiên c u<br /> H tương tác gi a etylen và d n xu t ñihalogen (C2H2X2, X= F, Cl,<br /> Br) v i dung môi CO2 siêu t i h n trong pha khí ñư c ch n ñ nghiên c u.<br /> 2.4.2. Phương pháp nghiên c u<br /> <br /> thuy t ñư c ch n MP2/aug-cc-pVDZ khá tin c y và h p lí cho vi c xem xét<br /> h nghiên c u.<br /> 3.2. TƯƠNG TÁC GI A ETYLEN V I CACBONĐIOXIT<br /> 3.2.1. C u trúc hình h c và năng lư ng tương tác<br /> T t c các ph c ñ u có nhóm ñi m ñ i x ng C2v.<br /> <br /> CHƯƠNG 3<br /> K T QU VÀ TH O LU N<br /> 3.1. K T QU T I ƯU M T S<br /> <br /> MONOME BAN Đ U<br /> <br /> Etylen:<br /> <br /> Hình 3.4. D ng hình h c t i ưu c a ph c gi a etylen và CO2 t i m c lý<br /> thuy t MP2/aug-cc-pVDZ (ñơn v ñ dài là Å)<br /> Kho ng cách tương tác H···O<br /> <br /> các ph c P1 và P2 l n lư t là 2,72 Å và<br /> <br /> 2,87 Å, ñ u x p x ho c l n hơn t ng bán kính van der Waals c a H và O<br /> (2,72 Å).<br /> Hình 3.1. C u trúc c a etylen (t i MP2/aug-cc-pVDZ)<br /> D n xu t ñihalogen (C2H2X2, X = F, Cl, Br)<br /> <br /> ph c P1 và P2 ñ b n ph c là do liên k t hiñro C-H···O quy t<br /> <br /> ñ nh. Trong khi ñó, ñ b n c a ph c P3 là do tương tác axit-bazơ ki u<br /> p···π* và tương tác π···π gi a hai phân t CO2 và C2H4 trong ph c ñóng góp.<br /> B ng 3.3. Năng lư ng tương tác c a các ph c gi a etylen v i CO2 (ñơn v kJ.mol-1)<br /> <br />
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2