Để xác định vị trí các nguyên tử trong quá trình thay đổi, toạ độ của nguyên tử hydro trong quá trình HCN/HNC được xác định bởi hai thông số R vàH như hình 4.1. Trong đó, R là khoảng cách từ nguyên tử hydro đến trọng tâm đoạn CN.
Hình 4.1 Mô hình phân tử HCN ở một trạng thái bất kì.
Để khảo sát một cách định tính vị trí các trạng thái bền có năng lượng thấp nhất, chúng tôi cho nguyên tử hydro thay đổi vị trí trong một vùng không gian tương ứng với sự biến đổi của hai biến số R, H tương ứng 0.98 – 2.20 Å và 00 – 1800. Theo hình 4.2, khi nguyên tử hydro di chuyển trong không gian, có hai vị trí của nguyên tử hydro làm cho năng lượng của cả phân tử thấp nhất.
Hình 4.2 Mặt thế năng của C-H -N với các vị trí bền và trạng thái chuyển tiếp. Đường màu xanh mô tả một quỹ đạo thực của nguyên tử hydro trong quá trình đồng phân hóa.
Theo đó vị trí bền nhất là HCN ứng với góc H 00 và trạng thái có năng lượng cực tiểu thứ hai kém bền hơn là HNC có 0
180
H
ở mức năng lượng 0.61 eV. Việc chuyển đổi qua lại giữa hai trạng thái bền này phải đi qua một trạng thái chuyển tiếp 0
79.6
H
, có độ cao khoảng 2.05 eV. Các kết quả này phù hợp với số liệu được công bố trong tài liệu [11].
Việc chuyển đổi giữa hai đồng phân tùy thuộc vào mức năng lượng cung cấp ban đầu và hướng chuyển động của nguyên tử hydro. Trong hình 4.3, chúng tôi khảo sát sự chuyển động của nguyên tử hydro trong hai trường hợp ứng với các giá trị năng lượng đầu khác nhau. Rõ ràng ta thấy khi truyền cho nguyên tử hydro động năng ban đầu E0K 1.81 eVvà phương di chuyển 0
60
, kết quả chỉ tạo ra sự dao động quanh vị trí ban đầu với biên độ 0
40
H
. Trong khi đó ứng với việc nhận năng lượng E0K 4.69 eV và cùng phương 0
60
, nguyên tử hydro đã vượt qua rào thế và phân tử chuyển sang trạng thái meta HNC 0
180 .
H
Hình 4.3 Quỹ đạo của nguyên tử hydro trong quá trình đồng phân hóa HCN/HNC: (a) quá trình đồng phân hóa không thành công;
(b) quá trình đồng phân hóa thành công.
Thay đổi năng lượng cung cấp và phương di chuyển, chúng tôi thu được một miền trong đó quá trình đồng phân hóa xảy ra thành công (hình 4.4).
Hình 4.4 Vùng năng lượng cung cấp để xảy ra quá trình đồng phân hóa HCN/HNC (được tô màu).
Dựa vào hình 4.4, ta có thể kiểm chứng lại kết quả thu được trong hình 4.3, theo đó ứng với góc di chuyển 600, năng lượng cung cấp 1.81 eV rõ ràng thuộc miền giới hạn, không thực hiện được quá trình đồng phân hóa.