Badanie oddziaływań międzymolekularnych w związku

Joanna Jankowska
Pracownia Oddziaływań Międzycząsteczkowych
Kierownik pracy: Prof. dr hab. Joanna Sadlej
 Cel
pracy
 Chemia gazów szlachetnych
 Metodologia
 Otrzymane wyniki
 Podsumowanie i wnioski

wyznaczenie możliwych struktur rozważanego kompleksu
oraz zbadanie ich względnej trwałości

analiza natury występujących oddziaływań
międzycząsteczkowych

zbadanie wpływu korelacji elektronowej oraz efektów
relatywistycznych na podstawowe własności magnetyczne
związku kompleksowego
Helowce - występowanie i podstawowe właściwości

Występowanie na Ziemi (ok.1%) –
atmosfera, złoża mineralne, oceany

w warunkach normalnych – bezbarwne,
bezwonne gazy

bierność chemiczna – konfiguracja oktetu
elektronowego
ns2np6
Ksenon
Źródło: http://pl.wikipedia.org
Podstawowe własności fizyczne
Z
A
ρ wzg. T top. [K]
T wrz. [K]
ΔH jon.
[kJ/mol]
54
131,3
4,53
166,1
1170,4
161,3

Bogactwo występujących w naturze izotopów; 129Xe,

Problem „brakującego” ksenonu
131Xe
Chemia…

Początki chemii helowców – hipoteza Paulinga (1933) i
eksperyment Bartletta (1962) – Xe+[PtF6]-

„Rewolucja” - nowa grupa związków typu (H-Ng)+−Y- (1995)
Wykorzystywane metody i bazy

Modelowanie molekularne

Stosowane metody




Stosowane bazy



Punkt wyjścia – metoda HF (Hartree – Focka)
Metody uwzględniające korelację elektronową – MP2 (rachunek zaburzeń
Møllera – Plesseta drugiego rzędu), CCSD (Coupled Claster Singles &
Doubles), DFT (Density Functional Theory)
Metody uwzględniające efekty relatywistyczne – metoda DHF (Diraca –
Hartree – Focka), DFT + DK (Douglas-Kroll)
aug-cc-pVTZ
Partridge 3
SAPT (Symmetry – Adapted Perturbation Theory)
Geometria kompleksu – rozważane geometrie wyjściowe
Stuktura1
Stuktura2
Stuktura4
Stuktura3
Stuktura5
Stuktura6
Zoptymalizowana geometria kompleksu
Stuktura1
Stuktura2
Stuktura4
Stuktura3
Stuktura5
Podstawowe parametry
CCSD/aug-cc-pVTZ
Całkowita energia układu: −529.146 a.u.
Całkowity moment dipolowy: 7.73 D
Wartości formalnych ładunków elektrycznych:
H1
Xe
F1
H2
F2
−0.16
1.03
−0.82
0.44
−0.49
Natura oddziaływań międzymolekularnych – SAPT
[E] = kcal/mol
40
30
20
10
0
-10
-20
-30
E_elst
E_exch
E_ind
E_disp
E_delta
E_tot
Stałe ekranowania NMR - znaczenie korelacji elektronowej oraz efektów
relatywistycznych
Efekty korelacyjne (baza: aug-cc-pVTZ)
σ
H1
Xe
F1
H2
F2
HF
28.08
469.61
248.96
20.61
409.48
MP2
27.49
469.02
214.81
21.59
408.36
CCSD
31.19
462.16
243.03
20.50
406.75
Efekty relatywistyczne (baza: Partridge 3)
σ
H1
Xe
F1
H2
F2
HF
29.28
4652.45
240.11
24.51
409.26
DHF
47.06
6082.38
259.21
24.53
414.14
DK_DFT
28.62
4745.96
162.86
26.05
397.49
Porównanie wartości stałych ekranowania NMR kompleksu i monomerów
Wartości stałych ekranowania (DHF/Partridge 3) - kompleks i
monomery w geometrii optymalnej
H1
Xe
F1
H2
F2
47.06
6082.38
259.21
24.53
414.14
H1
Xe
F1
48.19
6095.76
224.05
H2
F2
29.80
407.18

Udało się zbadać strukturę i naturę oddziaływań w
rozważanym związku kompleksowym.

Korelacja elektronowa okazuje się być szczególnie istotna
podczas optymalizacji geometrii.

Uwzględnienie efektów relatywistycznych jest niezbędne
podczas obliczeń stałych ekranowania NMR.

Plany na przyszłość