DAO ANH DUNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI  BÀI TIỂU LUẬN Môn học TIN HỌC ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Giảng viên : TS Vũ Minh Tân Học viên thực : Nguyễn Thị Hà 1 Lớp : Cao học Kỹ thuật hóa học Khóa : K4 Đợt Hà Nội – 05/2015 MƠ PHỎNG PHÂN TỬ NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC PHÂN TỬ BẰNG PHẦN MỀM HYPERCHEM Câu 1: Thiết kế sử dụng phương pháp bán kinh nghiệm AM1 tối ưu phân tử dãy dẫn xuất hiđrazon sau: (18) OH (9) (10) C N NH CH3 C O (19) R Với R: 2-OH (1) (18) OH (9) (10) C N NH HO CH3 C O (19) R 2 R: 2-CH3(2), 3-CH3(3), 4-CH3(4), 2-OH(5), 3-OH(6), 4-OH(7), 3-NO2(8) (18) OH C (9) (10) N NH CH3 OH C O (19) R R: 2-CH3(9), 4-CH3(10), 3-OH(11), 4-OH(12) Với độ hội tụ 0.0001 kcal/(Åmol) Phần tử Phần tử 3 Phần tử Phần tử Phần tử 4 Phần tử Phần tử 7: 5 Phần tử 8: 6 Phần tử 9: Phần tử 10: 7 Phần tử 11: Phần tử 12: 8 Câu 2: Tính thơng số phân tử EHOMO S V  (kcal/mol) (eV) (eV) (Å2) (Å3) (D) -83993,05 -17,05 -0.5699 -8.3321 440,76 838.83 6,030 -117339.9 -17.29 5.76991 -5.77989 435.93 828.23 3.5822 -117337.5 -17.09 5.70464 -5.77455 452.84 838.94 4.0495 -117328.4 -17.04 5.70352 -5.75036 456.38 838.83 4.6132 -123035.3 -22.18 5.71235 -5.72657 411.60 805.73 4.739 -123036.5 -24.98 5.52999 -5.86948 426.35 808.95 2.872 -123037.1 -25.09 5.73178 -5.80888 428.49 809.05 4.162 ETotal EH (kcal/mol) Phân tử ELUMO 9 -140028.0 -22.85 4.30323 -6.1157 460.37 845.10 2.150 -117336.4 -17.45 5.58577 -5.93507 436.23 829.06 4.473 10 -117324.9 -17.10 5.54924 -5.9345 456.66 839.55 5.698 11 -124031.9 -25.04 5.37848 -6.03869 426.66 809.93 4.086 12 -123053.6 -25.35 5.56438 -5.98111 809.76 5.297 428.77 Trong : Etotal: Năng lượng tổng phân tử (kcal/mol) EH: Năng lượng hiđrát hoá (kcal/mol) ELUMO: Năng lượng obital phân tử chưa bị chiếm thấp (eV) EHOMO: Năng lượng obital phân tử bị chiếm cao (eV) S: Diện tích bề mặt phân tử (Å2) V: Thể tích phân tử (Å3) : Momen lưỡng cực (D) Câu 3: Mật độ điện tích nguyên tử (Na, Nb, Oc) Phân tử ZN9 ZN10 ZO18 ZO19 -0.3216 -0.0616 -0.205 -0.281 -0.135 -0.159 -0.391 -0.432 -0.126 -0.158 -0.390 -0.421 -0.125 -0.158 -0.391 -0.415 10 10 -0.124 -0.163 -0.390 -0.412 -0.127 -0.156 -0.389 -0.408 -0.128 -0.161 -0.391 -0.422 -0.133 -0.154 -0.387 -0.404 -0.112 -0.162 -0.388 -0.419 10 -0.111 -0.162 -0.389 -0.413 11 -0.113 -0.156 -0.388 -0.415 12 -0.115 -0.159 -0.389 -0.419 Trong đó: Na, Nb, Oc: mật độ điện tích nguyên tử nito vị trí a, b Oxi vị trí c tương ứng Câu 4: Xây dựng phương trình hồi qui phụ thuộc vào yếu + Xây dựng mối tương quan thông số cấu trúc phân tử khả ức chế ăn mịn phần tử + Tìm phương trình hồi qui có hệ số tương quan lớn + Hiệu suất ức chế ăn mòn Phương trình hồi quy mối tương quan thơng số cấu trúc E total, EH, ELUMO, EHOMO, S, V, µ, ZN9: PLT = -0,002.Etotal + 0,261.EH – 12.92.ELUMO + 177,246.EHOMO + 1,131.S – 0,900.V – 9,124.µ + 2634,747.ZN9 + 1619,514 R2 = 0,9829 11 11 Phương trình hồi quy mối tương quan thông số cấu trúc E total, EH, ELUMO, EHOMO, S, V, µ, ZN10: PLT = 0,007.Etotal – 10,006.EH – 87,599.ELUMO + 47,36.EHOMO + 0,408.S + 1,311.V – 8,883.µ – 9221,435.ZN10 – 1121,347 R2 = 0,9935 Phương trình hồi quy mối tương quan thông số cấu trúc E total, EH, ELUMO, EHOMO, S, V, µ, ZO18: PLT = -0,007.Etotal + 8,267.EH + 138,292.ELUMO – 19,557.EHOMO + 1,717.S – 2,160.V – 2,312.µ + 20867,35.ZO18 + 7679,004 R2 = 0,9820 Phương trình hồi quy mối tương quan thông số cấu trúc E total, EH, ELUMO, EHOMO, S, V, µ, ZO19: PLT = 0,003.Etotal – 4,698.EH – 67,478.ELUMO + 104,849.EHOMO – 0,625.S + 1,043.V + 5,635.µ – 592,811.ZO19 + 559,666 R2 = 0,9788 Phương trình hồi quy mối tương quan thông số cấu trúc E total, EH, ELUMO, EHOMO, S, V, ZN9, ZN10: PLT = 0,009.Etotal – 12,702.EH – 79,699.ELUMO – 86,230.EHOMO – 0,765.S + 2,863.V – 2264,43.ZN9 – 10041,8 ZN10 – 2941,59 R2 = 0,9746 12 12 Phương trình hồi quy mối tương quan thơng số cấu trúc E total, EH, ELUMO, EHOMO, S, V, ZN9, ZO19: PLT = 0,002.Etotal – 2,811.EH – 46,923.ELUMO + 134,446.EHOMO + 0,047.S + 0,3.V + 1012,917.ZN9 – 364,187 ZO19 + 972,914 R2 = 0,9916 Phương trình hồi quy có hệ số tương quan lớn nhất: PLT = 0,007.Etotal – 10,006.EH – 87,599.ELUMO + 47,36.EHOMO + 0,408.S + 1,311.V – 8,883.µ – 9221,435.ZN10 – 1121,347 R2 = 0,9936 PT PTN(%) 89,73 87,75 87,53 94,15 86,02 83,42 90,05 80,81 87,68 10 11 12 90,89 82,61 85,55 Câu 5: Tính so sánh giá trị thực nghiệm lý thuyết Từ phương trình hồi qui thu ta tính tính hiệu suất ức chế ăn mòn lý thuyết phân tử: PT 10 11 12 PTN(%) 89,73 87,75 87,53 94,10 86,02 83,42 90,05 80,81 87,68 90,89 82,61 85,55 PLT (%) 70,35 76,4 76 79,12 76,77 75,92 78,1 78,62 75,78 77,7 74,56 77,19 Trong đó: + PTN: giá trị thực nghiệm + PLT: Giá trị lý thuyết Nhận xét: Các PLT tính có giá trị gần với giá trị P TN, điều chứng tỏ phương trình hồi qui thu có độ tin cậy tương đối cao 13 13 II NHẬN XÉT Ta thấy, dẫn xuất hiđrazon hợp chất hữu có khả ức chế ăn mòn kim loại tốt cho kim loại đen kim loại màu môi trường axit, môi trường dầu mỡ Phân tử chúng có chứa vịng benzen rời rạc, hai vịng thơm phân tử hệ liên hợp phẳng giống benzen Nhờ hệ thống liên hợp mà phân tử trở lên bền vững Ngoài ra, phần trung gian nối hai vịng thơm phân tử có chứa ngun tử N O có chứa cặp electron chưa phân chia, tâm hoạt động: N(-NH), O(C=O),…giúp phân tử hấp phụ tốt lên bề mặt kim loại Hợp chất có chứa nhóm amino hợp chất có khả ức chế ăn mịn tốt hợp chất có chứa nhóm khác.Khả hấp phụ chất ức chế hiđrazon phụ thuộc nhiều vào số tâm hấp phụ, mật độ electron tâm Bản chất vị trí nhóm thế, hiệu ứng khơng gian mà R, R’ gây ảnh hưởng tới toàn hệ liên hợp, ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ electron tâm hấp phụ ảnh hưởng đến khả ức chế ăn mòn kim loại hiđrazon.Các nhóm có tính chất đẩy e: NH-, OH-, CH3 ức chế ăn mịn tốt nhóm hút e: NO2 Các yếu tố ELUMO, EHOMO, mật độ điện tích tâm hấp thụ N,O; diện tích ( thể tích) phân tử có tác dụng chủ yếu làm tăng hệ số tương quan R2 Phương trình hồi qui thiết lập dựa kết đo ức chế ăn mòn kim loại yếu tố lượng tử Etotal, EH, ELUMO, EHOMO, S, V, µ, ZN9 tính từ phần mềm Hyperchem Phương trình biểu diễn mối quan hệ khả ức chế ăn mòn kim loại với thông số cấu trúc phân tử Hidrazon Và phương trình hồi qui tốt thu từ phần mềm Excel PLT = 0,007.Etotal – 10,006.EH – 87,599.ELUMO + 47,36.EHOMO + 0,408.S + 1,311.V – 8,883.µ – 9221,435.ZN10 – 1121,347 có hệ số tương quan R2 = 0.9936 14 14 Từ kết thu cho ta thấy yếu tố E LUMO, EHOMO, ETotal,  yếu tố ảnh hưởng tới khả ức chế ăn mòn kim loại Từ kết thu cho ta thấy phần mềm Hyperchem thiết lập phân tử tính thơng số lượng tử, qua dự đốn khả ức chế ăn mòn kim loại Hidrazon Và từ giúp ta định hướng cho việc tổng hợp chúng tiết kiệm thời gian cho việc tìm kiếm chất ức chế ăn mịn kim loại cao Ta thấy giá trị tính tốn thực tế lý thuyết có chênh lệch khoảng định, đáng tin cậy phản ánh quy luật, ảnh hưởng cấu trúc phân tử tới khả ức chế ăn mòn chất Như vậy, phương pháp chuẩn xác đáng tin cậy 15 15