Вивчення H2CO•••HF комплексу сучасними методами квантової механіки
DOI:
https://doi.org/10.15407/ujpe65.4.304Ключові слова:
-Анотація
Виходячи з перших принципiв, виконано розрахунки рiвноважних структур, енергiї зв’язку i частоти гармонiйних i ангармонiчних коливань комплексу з водневими зв’язками, утвореного формальдегiдом H2CO i фтористим воднем HF. Використано пакет програм Gaussian 09 з повним базисом 6311++G(3df, 3pd) у другому порядку теорiї збурень i методи CCSD(T). Частоти та iнтенсивностi коливань розраховано з пакетом програм Gaussian 16 в тому самому наближеннi. Знайдено змiни геометрiї i зсуви частот при утвореннi комплексу. Енергiя утворення комплексу i дипольний момент знайденi в CCSD(T)6311++G(3df, 3pd) наближеннi та є рiвними, вiдповiдно, 7,78 ккал/моль i 4,2 Д. Змiни геометричних, спектральних i енергетичних параметрiв свiдчать про наявнiсть стабiльного водневого зв’язку F–H···O=CH2 мiж компонентами.
Посилання
V.P. Bulychev, K.G. Tokhadze. Vibrational spectroscopy determination of mechanisms of the v1(H-F) band shape formation in the absorption spectra of H-bonded complexes of HF from combined experimental studies and nonempirical calculations. Vibrational Spectroscopy 73, 1 (2014). https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2014.03.009
V.P. Bulychev, A.M. Koshevarnikov, K.G. Tokhadze. The structure and vibrational spectral parameter of a complex of HF with the planer (H2CO)2 dimer. Optics and Spectroscopy 122, 851 (2017). https://doi.org/10.1134/S0030400X17060042
P. Golub, I. Doroshenko, V. Pogorelov. Quantum-chemical modeling of energy parameters and vibrational spectra of chain and cyclic clusters of monohydric alcohols. Phys. Lett. A 378, 1937 (2014). https://doi.org/10.1016/j.physleta.2014.04.032
E.N. Kozlovskaya, I. Doroshenko, V. Pogorelov, Ye. Vaskivsky, G.A.Pitsevich. Comparison of degrees of potential-energy-surface anharmonicity for complexes and clusters with hydrogen bonds. J. Appl. Spectr. 84, 929 (2018). https://doi.org/10.1007/s10812-018-0567-y
A. Nowek, J. Leszczyсski. Ab initio investigation on stability and properties of XYCO· · ·HZ complexes. II: Post Hartree-Fock studies on H2CO···HF. Struct. Chem. 6, 255 (1995). https://doi.org/10.1007/BF02293118
R.M. Minyaev, A.G. Starikov, E.A. Lepin. Pathways of the reactions of nucleophilic addition of H2O and HF molecules to formaldehyde in the gas phase and in the complex with formic acid: ab initio calculations. Russ. Chem. Bull. 47, 2078 (1998). https://doi.org/10.1007/BF02494259
R. Li, Zh. Li, D. Wu, X. Hao, R. Li, Ch. Sun. Long-range п-type hydrogen bond in the dimers CH2O-HF, CH2O-H2O, and CH2O-NH3. Int. J. Quantum Chem. 103, 299 (2005). https://doi.org/10.1002/qua.20507
F.A. Baiocchi,W. Klemperer. The rotational and hyperfine spectrum and structure of H2CO-HF2. J. Chem. Phys. 78, 3509 (1983). https://doi.org/10.1063/1.445174
F.J. Lovas, R.D. Suenram, S. Ross, M. Klobukowski. Rotational, structural, ab initio, and semirigid bender analysis of the millimeter wave spectrum of H2CO-HF. J. Mol. Spectrosc. 123, 167 (1987). https://doi.org/10.1016/0022-2852(87)90269-4
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, 2009), Revision A.02.
S.-Jun Yoon, SooYang Park. Polymorphic and mechanochromic luminescence modulation in the highly emissive dicyanodistyrylbenzene crystal: Secondary bonding interaction in molecular stacking assembly. J. Mater. Chem. 21, 8338 (2011). https://doi.org/10.1039/c0jm03711g
Alfred Karpfen, Eugene S. Kryachko. Strongly blue-shifted C-H stretches:? Interaction of formaldehyde with hydrogen fluoride clusters. J. Phys. Chem. A 109, 8930 (2005). https://doi.org/10.1021/jp050408o
P. Hobza, V. Sypirko, H.L. Selzle, W.E. Schlag. Anti-hydrogen bond in the benzene dimer and other carbon proton donor complexes. J. Phys. Chem. A 102, 2501 (1998). https://doi.org/10.1021/jp973374w
R. Gopi, N. Ramanathan, K. Sundararajan. Blue-shift of the C-H stretching vibration in CHF3-H2O complex: Matrix isolation infrared spectroscopy and ab initio computations. J. Chem. Phys. 476, 36 (2016). https://doi.org/10.1016/j.chemphys.2016.07.016
R.E. Asfin, S.M. Melikova, K.S. Rutkowski. The infrared study of fluoroform+methyl fluoride mixtures in argon and nitrogen matrices. Evidence of nonlinear blue-shifting complex formation. Spectrochim. Acta Part A: Molec. Biomolec. Spectr. 203, 185 (2018). https://doi.org/10.1016/j.saa.2018.05.105
R. Gopi, N. Ramanathan, K. Sundararajan. Experimental evidence for blue-shifted hydrogen bonding in the fluoroform-hydrogen chloride complex: A matrix-isolation infrared and ab initio study. J. Phys. Chem. A 118, 5529 (2014). https://doi.org/10.1021/jp503718v
K. Hermansson. Blue-shifting hydrogen bonds. J. Phys. Chem. A 106, 4695 (2002). https://doi.org/10.1021/jp0143948
G.R. Desiraju, T. Steiner. The Weak Hydrogen Bond in Structural Chemistry and Biology (Oxford Univ. Press, 1999) [ISBN-13: 978-0198509707].
S. Scheiner. Hydrogen Bonding: A Theoretical Perspective (Oxford Univ. Press, 1997) [ISBN-13: 978-0195090116].
Sharon G. Lias, Joel F. Liebman, Rhoda D. Levin. Evaluated gas phase basicities and proton affinities of molecules; heats of formation of protonated molecules. J. Phys. Chem. Ref. Data. 13, 695 (1984). https://doi.org/10.1063/1.555719
E.P.L. Hunter, S.G. Lias. Evaluated Gas Phase Basicities and Proton Affinities of Molecules: An Update (American Institute of Physics and American chemical Society, 1998) [ISBN: S0047-2689(98)00203-7]. https://doi.org/10.1063/1.556018
S.F. Boys, F. Bernardi. The calculations of small molecular interaction by the difference of separate total energies. Some procedures with reduced errors. Mol. Phys. 19, 553 (1970). https://doi.org/10.1080/00268977000101561
Downloads
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
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.
.png){kind=small}
