BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN BÙI NHẬT TÙNG NGHIÊN CỨU LIÊN KẾT HYDROGEN Csp2 H∙∙∙Z TRONG CÁC DIMER RCHZ∙∙∙RCHZ (R= H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z=O, S, Se, Te) BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA HỌC LƢ[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN BÙI NHẬT TÙNG NGHIÊN CỨU LIÊN KẾT HYDROGEN Csp2-H∙∙∙Z TRONG CÁC DIMER RCHZ∙∙∙RCHZ (R= H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z=O, S, Se, Te) BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA HỌC LƢỢNG TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ HỐ HỌC Bình Định – Năm 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN BÙI NHẬT TÙNG NGHIÊN CỨU LIÊN KẾT HYDROGEN Csp2-H∙∙∙Z TRONG CÁC DIMER RCHZ∙∙∙RCHZ (R= H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z=O, S, Se, Te) BẰNG PHƢƠNG PHÁP HĨA HỌC LƢỢNG TỬ Chun ngành: Hóa lý thuyết hóa lý Mã số: 8440119 Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS NGUYỄN TIẾN TRUNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn thực Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học khác Việc tham khảo nguồn tài liệu trích dẫn ghi nguồn theo quy định Học viên BÙI NHẬT TÙNG LỜI CẢM ƠN Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin gửi lời cảm ơn đến PGS TS Nguyễn Tiến Trung, người thầy tận tình dạy, hướng dẫn giúp đỡ tơi trình học tập thực luận văn Ngồi ra, tơi xin chân thành cảm ơn quan tâm, chia sẻ giúp đỡ PGS TS Vũ Thị Ngân TS Trần Ngọc Trí suốt q trình nghiên cứu hồn thiện luận văn Phịng Thí nghiệm Hóa học tính tốn mô Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS Nguyễn Trường An anh chị Phòng Thí nghiệm Hóa học tính tốn mơ – Trường Đại học Quy Nhơn nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ tơi suốt q trình học tập Tôi xin trân trọng cảm ơn Thầy Cô Khoa Khoa học Tự nhiên – trường Đại học Quy Nhơn tận tình truyền dạy, trang bị kiến thức khoa học ý nghĩa để tơi hồn thành tốt luận văn Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè ln bên cạnh động viên tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU - 1 Lý chọn đề tài - 2.Tổng quan tài liệu tình hình nghiên cứu đề tài - Mục đích nghiên cứu - 4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu - 5.1 Nghiên cứu sở lý thuyết - 5.2 Phương pháp tính - Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Cấu trúc luận văn - CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ THUYẾT HÓA HỌC LƢỢNG TỬ - 1.1 Phƣơng trình Schrưdinger - 1.2 Sự gần Born–Oppenheimer Ngun lí khơng phân biệt hạt đồng - 1.2.1 Sự gần Born–Oppenheimer - 1.2.2 Ngun lí khơng phân biệt hạt đồng - 1.3 Nguyên lí phản đối xứng hay nguyên lý loại trừ Pauli - 10 1.4 Hàm sóng hệ nhiều electron - 10 1.5 Cấu hình electron trạng thái hệ nhiều electron - 11 1.6 Bộ hàm sở - 12 - 1.6.1 Orbital kiểu Slater Gaussian - 12 1.6.2 Một số khái niệm hàm sở - 13 1.6.3 Phân loại hàm sở - 13 1.7 Các phƣơng pháp gần hoá học lƣợng tử - 14 1.7.1 Phương pháp bán kinh nghiệm - 14 1.7.2 Phương pháp Hartree–Fock phương trình Roothaan - 15 1.7.3 Phương pháp nhiễu loạn Møller-Plesset (MPn) - 17 1.7.4 Phương pháp chùm tương tác (Coupled-Cluster-CC) - 19 1.7.5 Thuyết phiếm hàm mật độ (Density Functional Theory-DFT) - 20 1.8 Thuyết AIM - 22 1.9 Orbital phân tử khu trú (LMO), orbital thích hợp (NO), orbital nguyên tử thích hợp (NAO) orbital liên kết thích hợp (NBO) - 24 1.9.1 Orbital phân tử khu trú (LMO) - 24 1.9.2 Orbital thích hợp (NO), orbital nguyên tử thích hợp (NAO) orbital liên kết thích hợp (NBO) - 24 1.10 Sai số chồng chất sở (BSSE) - 26 CHƢƠNG KHÁI QUÁT VỀ LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ HỆ CHẤT NGHIÊN CỨU - 27 2.1 Liên kết hydrogen - 27 2.1.1 Khái niệm phân loại liên kết hydrogen - 27 2.1.2 Tầm quan trọng liên kết hydrogen - 28 2.1.3 Liên kết hydrogen chuyển dời đỏ (Red–Shifting Hydrogen Bond) liên kết hydrogen chuyển dời xanh (Blue–Shifting Hydrogen Bond) - 29 2.2 Phƣơng pháp thực nghiệm lý thuyết nghiên cứu liên kết hydrogen - 30 2.2.1 Phương pháp thực nghiệm - 30 2.2.2 Phương pháp lý thuyết - 31 2.3 Hệ chất nghiên cứu - 32 2.3.1 Giới thiệu chung hệ chất nghiên cứu - 32 2.3.2 Phương pháp nghiên cứu - 33 - CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - 35 3.1 Cấu trúc hình học monomer RCHZ (R = H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z = O, S, Se, Te) - 35 3.2 Tƣơng tác RCHZ với RCHZ (R = H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z = O, S, Se, Te) - 38 3.2.1 Cấu trúc hình học phân tích AIM - 38 3.2.2 Năng lượng tương tác - 48 3.2.3 Sự thay đổi độ dài liên kết tần số dao động hóa trị liên kết hydrogen Csp2–H∙∙∙Z - 50 KẾT LUẬN - 54 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO -56- DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Các kí hiệu ∆E: Năng lượng tương tác dimer ∆r: Sự thay đổi độ dài liên kết ∆ν: Sự thay đổi tần số dao động hóa trị ρ(r): Mật độ electron điểm tới hạn liên kết λ1, λ2, λ3: Các trị riêng ma trận mật độ Hessian 2ρ(r): Laplacian điểm tới hạn liên kết H(r): Tổng mật độ lượng electron khu trú BCP V(r): Mật độ electron khu trú BCP G(r): Mật độ động electron khu trú BCP Các chữ viết tắt AIM: Atom In Molecule (thuyết nguyên tử phân tử) BCP: Bond Critical Point (điểm tới hạn liên kết) BSHB: Blue-Shifting Hydrogen Bond (liên kết hydrogen chuyển dời xanh) BSSE: Basis Set Superposition Error (sai số chồng chất sở) CC: Coupled Cluster (chùm tương tác) CP: Critical Point (điểm tới hạn) DFT: Density Functional Theory (thuyết phiếm hàm mật độ) DPE: Deprotonation Enthalpy (enthalpy tách proton) EDT: Electron Density Transfer (sự chuyển mật độ electron) GTO: Gaussian Type Orbital (orbital kiểu Gaussian) HF: Hartree – Fock (ký hiệu tên phương pháp) LMO: Local Molecular Orbital (orbital phân tử khu trú) MP2: Moller Plesset (phương pháp nhiễu loạn bậc 2) NAO: Natural Atom Orbital (orbital nguyên tử thích hợp) NBO: Natural Bond Orbital (orbital liên kết thích hợp) NMR: Nuclear Magnetic Resonance (phổ cộng hưởng từ hạt nhân) NO: Natural Orbital (orbital thích hợp) PA: Proton Affinity (ái lực proton) SCF: Self Consistent Field (trường tự hợp) STO: Slater Type Orbitan (orbital kiểu Staler) VBSCF: Valence Bond Self Consistent Field (cộng hóa trị trường tự hợp) ZPE: Zero Point Energy (năng lượng dao động điểm không) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1a 3.1b Tên bảng Trang Các thông số chọn monomer RCHZ (R = H, F; Z = O, S, Se, Te) Các thông số chọn monomer RCHZ (R = Cl, Br, CH3, NH2; Z = O, S, Se, Te) 35 36 Enthalpy tách proton (DPE, kJ.mol-1) Csp2–H 3.2 monomer RCHZ lực proton (PA, kJ.mol-1) Z 39 RCHZ MP2/6-311++G(3df,2pd) Kết phân tích AIM liên kết hydrogen Csp2–H∙∙∙Z 3.3a dimer RCHZ với RCHZ (R = H, F, Cl; Z = O, S, 41 Se, Te) Kết phân tích AIM liên kết hydrogen Csp2–H∙∙∙Z 3.3b dimer RCHZ với RCHZ (R = Br, CH3, NH2; Z = 42 O, S, Se, Te) Năng lượng với hiệu chỉnh ZPE BSSE (E*) 3.4 dimer RZ-RZ mức lí thuyết CCSD(T)/6- 48 311++G(3df,2pd)//MP2/6-311++G(3df,2pd) Sự thay đổi độ dài liên kết (∆r, Å), tần số dao động hóa trị 3.5 (∆ν, cm-1) liên kết Csp2–H∙∙∙Z so với monomer tương ứng dimer khảo sát (R = CH3, H, F, Cl, Br, NH2; Z = O, S, Se, Te) 51 ... ĐẠI HỌC QUY NHƠN BÙI NHẬT TÙNG NGHIÊN CỨU LIÊN KẾT HYDROGEN Csp2- H∙∙∙Z TRONG CÁC DIMER RCHZ∙∙∙RCHZ (R= H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z=O, S, Se, Te) BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA HỌC LƢỢNG TỬ Chuyên ngành: Hóa. .. liên kết hydrogen Csp2- H∙∙∙Z dimer RCHZ∙∙∙RCHZ (R= H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z=O, S, Se, Te) Phƣơng pháp nghiên cứu 5.1 Nghiên cứu sở lý thuyết - Đọc tài liệu hóa học hóa học lượng tử, hóa học tính... tài: ? ?Nghiên cứu liên kết hydrogen Csp2- H∙∙∙Z dimer RCHZ∙∙∙RCHZ (R= H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z=O, S, Se, Te) phương pháp hóa học lượng tử. ‖ Tổng quan tài liệu tình hình nghiên cứu đề tài Năm 1931,