Експериментальне та теоретичне дослідження міжмолекулярних взаємодій у нітрометані та його розчинах

Автор(и)

  • A. Jumabaev Department of Optics and Spectroscopy, Samarkand State University
  • H. Hushvaktov Department of Optics and Spectroscopy, Samarkand State University
  • A. Absanov Department of Optics and Spectroscopy, Samarkand State University
  • B. Khudaykulov Department of Optics and Spectroscopy, Samarkand State University
  • U. Holikulov Department of Optics and Spectroscopy, Samarkand State University
  • L. Djumanov Department of Optics and Spectroscopy, Samarkand State University
  • N. Issaoui Laboratory of Quantum and Statistical Physics, University Monastir
  • L. Bulavin Department of Molecular Physics, Taras Shevchenko National University of Kyiv

DOI:

https://doi.org/10.15407/ujpe70.9.588

Ключові слова:

нiтрометан, спектри комбiнацiйного розсiювання, IЧ спектри, водневий зв’язок, DFT, AIM

Анотація

У данiй роботi обговорено коливальнi (комбiнацiйного розсiювання свiтла та IЧ) спектри нiтрометану та його розчинiв у полярних (хлороформ) та неполярних (чотирихлористий вуглець, гексан) розчинниках. Розглянуто геометричнi параметри, розподiл заряду за Мiллiкеном, поверхню молекулярного електростатичного потенцiалу та граничнi молекулярнi орбiтальнi комплекси нiтрометану з молекулами хлороформу. CH3NO2 + n · CHCl3 (n = 1–3) на основi теорiї функцiонала густини (DFT) з базовим набором B3LYP/6-311++G(d,p). Слабкi молекулярнi взаємодiї в цих комплексах проаналiзовано за допомогою методу Atoms in Molecule (AIM).

Посилання

1. Hydrogen Bonding-New Insight. Edited by S.J. Grabowski (Springer, 2006).

2. G.A. Pitsevich, E.N. Kozlovskaya, A.E. Malevich, I.Yu. Doroshenko, V.S. Satsunkevich, Lars G.M. Pettersson. Some useful correlations for H-bonded systems. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 696 (1), 15 (2020).

https://doi.org/10.1080/15421406.2020.1731090

3. H.A. Hushvaktov, F.H. Tukhvatullin, A. Jumabaev, U.N. Tashkenbaev, A.A. Absanov, B.G. Hudoyberdiev, B. Kuyliev. Raman spectra and ab initio calculation of a structure of aqueous solutions of methanol. J. Mol. Struct. 1131, 25 (2017).

https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2016.10.061

4. U. Holikulov, M. Khodiev, N. Issaoui, A. Jumabaev, N. Kumar, O.M. Al-Dossary. Exploring the non-covalent interactions, vibrational and electronic properties of 2-methyl-4-hydro-1,3,4-triazol-thione-5 in different solutions. J. King Saud Univ. Sci. 2024, 103164 (2024).

https://doi.org/10.1016/j.jksus.2024.103164

5. A. Jumabaev, H. Hushvaktov, B. Khudaykulov, A. Absanov, M. Onuk, I. Doroshenko, L. Bulavin. Formation of hydrogen bonds and vibrational processes in dimethyl sulfoxide and its aqueous solutions: Raman spectroscopy and ab initio calculations. Ukr. J. Phys. 68 (6), 375 (2023).

https://doi.org/10.15407/ujpe68.6.375

6. D. Roy, A. Kovalenko. A 3D-RISM-KH study of liquid nitromethane, nitroethane, and nitrobenzene as solvents. J. Mol. Liq. 332, 115857 (2021).

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2021.115857

7. T. Litzinger, M. Colket, M. Kahandawala, S.-Y. Lee, D. Liscinsky, K. McNesby, R. Pawlik, M. Roquemore, R. Santoro, S. Sidhu, S. Stouffer. Fuel additive effects on soot across a suite of laboratory devices, part 2: Nitroalkanes. Combust. Sci. Technol. 183, 739 (2011).

https://doi.org/10.1080/00102202.2010.539293

8. A. Jumabaev, H. Hushvaktov, A. Absanov, I. Doroshenko, B. Khudaykulov. Experimental and computational analysis of CN and C-H stretching bands in acetonitrile solutions. Fizyka Nyzkykh Temperatur 51 (2), 224 (2025).

https://doi.org/10.1063/10.0035404

9. S. Hayaki, H. Sato, Sh. Sakaki. A theoretical study of the liquid structure of nitromethane with RISM method. J. Mol. Liq. 377, 9 (2009).

https://doi.org/10.1016/j.molliq.2008.07.017

10. L. Min-Joo, K. Ji-Young. A theoretical study on the intermolecular hydrogen bond between nitromethanes and the stabilization of nitromethane dimer. J. Korean Chem. Soc. 48, 229 (2004).

https://doi.org/10.5012/jkcs.2004.48.3.229

11. T. Megyes, S. B'alint, T. Gr'osz, T. Radnai, I. Bak'o. The structure of aqueous sodium hydroxide solutions: A combined solution x-ray diffraction and simulation study. J. Chem. Phys. 128, 164507 (2008).

https://doi.org/10.1063/1.2821956

12. J.M. Seminario, M.C. Concha, P. Politzer. Structure of liquid nitromethane: Comparison of simulation and diffraction studies. J. Chem. Phys. 126, 164507 (2007).

13. H.E. Alper, F. Abu-Awwad, P. Politzer. Molecular dynamics simulations of liquid nitromethane. J. Phys. Chem. B 103, 9738 (1999).

https://doi.org/10.1021/jp9921102

14. D.C. Sorescu, B.M. Rice, D.L. Thompson. Theoretical studies of solid nitromethane. J. Phys. Chem. B 104, 8406 (2000).

https://doi.org/10.1021/jp000942q

15. L. Jin-Shan, Z. Feng, J. Fu-qiang. An ab Initio study of intermolecular interactions of nitromethane dimer and nitromethane trimer. J. Comput. Chem. 24 (3), 345 (2003).

https://doi.org/10.1002/jcc.10179

16. L. Jin-Shan, X. He-Ming, D. Hai-Shan. A theoretical study on the intermolecular interaction of energetic system-Nitromethane dimer. Chin. J. Chem. 18, 815 (2000).

https://doi.org/10.1002/cjoc.20000180604

17. A. Jumabaev, H. Hushvaktov, I. Doroshenko, A. Absanov, G. Sharifov. Role of intermolecular interactions in formation of molecular clusters in liquid nitromethane and its solutions. Mol. Cryst. Liq. Cryst. 749, 132 (2000).

https://doi.org/10.1080/15421406.2022.2068479

18. M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G.A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Caricato, X. Li, H.P. Hratchian, A.F. Izmaylov, J. Bloino, G. Zheng, J.L. Sonnenberg, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, J.A. Montgomery, Jr., J.E. Peralta, F. Ogliaro, M. Bearpark, J.J. Heyd, E. Brothers, K.N. Kudin, V.N. Staroverov, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A. Rendell, J.C. Burant, S.S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, N. Rega, J.M. Millam, M. Klene, J.E. Knox, J.B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R.E. Stratmann, O. Yazyev, A.J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J.W. Ochterski, R.L. Martin, K. Morokuma, V.G. Zakrzewski, G.A. Voth, P. Salvador, J.J. Dannenberg, S. Dapprich, A.D. Daniels, ¨O. Farkas, J.B. Foresman, J.V. Ortiz, J. Cioslowski, D.J. Fox. Gaussian 09. Gaussian, Inc., Wallingford, CT (2009).

19. R.F.W. Bader. Atoms in molecules. Acc. Chem. Res. 18, 9 (1985).

https://doi.org/10.1021/ar00109a003

20. S. Fliszar. Charge Distributions and Chemical Effects (Springer, 1983).

https://doi.org/10.1007/978-1-4612-5575-8

21. P. Politzer, P.R. Laurence, K. Jayasuria. Molecular electrostatic potentials: An effective tool for the elucidation of biochemical phenomena. Environ. Health Perspect. 61, 191 (1985).

https://doi.org/10.2307/3430072

22. A. Jumabaev, S.J. Koyambo-Konzapa, H. Hushvaktov, A. Absanov, B. Khudaykulov et al. Intermolecular interactions in water and ethanol solution of ethyl acetate: Raman, DFT, MEP, FMO, AIM, NCI-RDG, ELF, and LOL analyses. J. Mol. Model. 30 (10), 349 (2024).

https://doi.org/10.1007/s00894-024-06147-0

23. G. Job, F. Herrman. Chemical potential-a quantity in search of recognition. Eur. J. Phys. 27, 353 (2006).

https://doi.org/10.1088/0143-0807/27/2/018

24. A. Jumabaev, B. Khudaykulov, U. Holikulov, A. Norkulov, J. Subbiah, O.M. Al-Dossary, N. Issaoui. Molecular structure, vibrational spectral assignments, MEP, HOMOLUMO, AIM, NCI, RDG, ELF, LOL properties of acetophenone and for its solutions based on DFT calculations. Opt. Mater. 159, 116683 (2025).

https://doi.org/10.1016/j.optmat.2025.116683

25. I. Rozas, I. Alkorta, J. Elguero. Behavior of Ylides containing N, O, and C atoms as hydrogen bond acceptors. J. Am. Chem. Soc. 122, 11154 (2000).

https://doi.org/10.1021/ja0017864

26. E. Espinosa, E. Molins, C. Lecomte. Hydrogen bond strengths revealed by topological analyses of experimentally observed electron densities. Chem. Phys. Lett. 285, 170 (1998).

https://doi.org/10.1016/S0009-2614(98)00036-0

Завантаження

Опубліковано

2025-09-12

Номер

Том 70 № 9 (2025)

Розділ

Фізика рідин та рідинних систем, біофізика і медична фізика

Ліцензія

Ліцензійний Договір
на використання Твору
м. Київ, Україна

Відповідальний автор та співавтори (надалі іменовані як Автор(и)) статті, яку він (вони) подають до Українського фізичного журналу, (надалі іменована як Твір) з одного боку та Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України в особі директора (надалі – Видавець) з іншого боку уклали даний Договір про таке:

1. Предмет договору.
Автор(и) надає(ють) Видавцю безоплатно невиключні права на використання Твору (наукового, технічного або іншого характеру) на умовах, визначених цим Договором.

2. Способи використання Твору.
2.1. Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору таким чином:
2.1.1. Використовувати Твір шляхом його видання в Українському фізичному журналі (далі – Видання) мовою оригіналу та в перекладі на англійську (погоджений Автором(ами) і Видавцем примірник Твору, прийнятого до друку, є невід’ємною частиною Ліцензійного договору).
2.1.2. Переробляти, адаптувати або іншим чином змінювати Твір за погодженням з Автором(ами).
2.1.3. Перекладати Твір у випадку, коли Твір викладений іншою мовою, ніж мова, якою передбачена публікація у Виданні.
2.2. Якщо Автор(и) виявить(лять) бажання використовувати Твір в інший спосіб, як то публікувати перекладену версію Твору (окрім випадку, зазначеного в п. 2.1.3 цього Договору); розміщувати повністю або частково в мережі Інтернет; публікувати Твір в інших, у тому числі іноземних, виданнях; включати Твір як складову частину інших збірників, антологій, енциклопедій тощо, то Автор(и) мають отримати на це письмовий дозвіл від Видавця.

3. Територія використання.
Автор(и) надає(ють) Видавцю право на використання Твору способами, зазначеними у п.п. 2.1.1–2.1.3 цього Договору, на території України, а також право на розповсюдження Твору як невід’ємної складової частини Видання на території України та інших країн шляхом передплати, продажу та безоплатної передачі третій стороні.

4. Строк, на який надаються права.
4.1. Договір є чинним з дати підписання та діє протягом усього часу функціонування Видання.

5. Застереження.
5.1. Автор(и) заявляє(ють), що:
– він/вона є автором (співавтором) Твору;
– авторські права на даний Твір не передані іншій стороні;
– даний Твір не був раніше опублікований і не буде опублікований у будь-якому іншому виданні до публікації його Видавцем (див. також п. 2.2);
– Автор(и) не порушив(ли) права інтелектуальної власності інших осіб. Якщо у Творі наведені матеріали інших осіб за виключенням випадків цитування в обсязі, виправданому науковим, інформаційним або критичним характером Твору, використання таких матеріалів здійснене Автором(ами) з дотриманням норм міжнародного законодавства і законодавства України.

6. Реквізити і підписи сторін.
Видавець: Інститут теоретичної фізики імені М.М. Боголюбова НАН України.
Адреса: м. Київ, вул. Метрологічна 14-б.
Автор: Електронний підпис від імені та за погодження всіх співавторів.

Як цитувати

Експериментальне та теоретичне дослідження міжмолекулярних взаємодій у нітрометані та його розчинах. (2025). Український фізичний журнал, 70(9), 588. https://doi.org/10.15407/ujpe70.9.588

Статті цього автора (цих авторів), які найбільше читають

1 2 3 > >>