Квантово-механический расчет структурных и энергетических характеристик С2 и С3 фторалканов
А.В. Котомкин, Ю.Д. Орлов
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.456
Оригинальная статья
Аннотация: В рамках «квантовой теории атомов в молекулах» с помощью программного пакета Aimall рассчитаны заряды q и объемы V топологических атомов (А) и атомных групп (R) фторсодержащих молекул этанов C2HmFk, где 0 ≤ m, k ≤ 6 и m+k = 8 и пропанов C3HmFk, где 0 ≤ m, k ≤ 8, m+k = 8. Оптимизация геометрического строения и нахождение распределения электронной плотности ρ(r) молекул выполнены в программе GAUSSIAN 03 методом B3LYP с использованием базиса 6-311++G (3df,3pd) 6d 10f. Исследовано влияние атомов фтора на ближайшее окружение. Показано отсутствие переносимых (стандартных) функциональных групп в исследованных соединениях. Сделан вывод о непригодности для данного класса веществ аддитивных методов оценки свойств, не учитывающих различия в электронном строении. Энтальпии образования ΔfH0 фторэтанов и фторпропанов (всего 38 значений) рассчитаны составным методом G4. Проведено их сравнение с экспериментальными данными, получено удовлетворительное согласование между этими величинами. Результаты работы планируется использовать для разработкаддитивных моделей прогнозирования термодинамических и термохимических свойств органических фторсодержащих соединений.
Ключевые слова: индуктивный эффект, электроотрицательность, электронное строение, энтальпия образования, квантовая теория атомов в молекуле, электронная плотность, фторалканы, фторэтаны, фторпропаны
- Котомкин Алексей Викторович – старший преподаватель кафедры общей физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
- Орлов Юрий Дмитриевич – д.х.н., профессор, заведующий кафедрой общей физики , ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
Ссылка на статью:
Котомкин, А.В. Квантово-механический расчет структурных и энергетических характеристик С2 и С3 фторалканов / А.В. Котомкин, Ю.Д. Орлов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 456-464. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.456.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Колесов, В.П. Термохимия галогензамещенных этана / В.П. Колесов, Т.С. Папина // Успехи химии. – 1983. – Т. 52. – Вып. 5. – С. 754-776. DOI: 10.1070/RC1983v052n05ABEH002829.
2. Орлов, Ю.Д. Расчет энтальпий образования свободных радикалов и энергий диссоциации химических связей по методу групповых вкладов. Сообщение 3. Соединения с электроотрицательными заместителями. / Ю.Д. Орлов, Ю.А. Лебедев, Б.Л. Корсунский // Известия Академии наук СССР. Серия химическая. – 1984. – № 7. – С. 1550-1555.
3. Орлов, Ю.Д. Определение энтальпий образования органических свободных радикалов по энергиям диссоциации связей. Сообщение 2. Галогензамещенные радикалы / Ю.Д. Орлов, Р.Х. Зарипов, Ю.А. Лебедев // Известия Академии наук. Серия химическая. – 1998. – № 4. – С. 643-646.
4. Бейдер, Р. Атомы в молекулах: Квантовая теория / Р. Бейдер. – М.: Мир, 2001. – 532 с.
5. Mezey, P.G. Quantum chemical shape: new density domain relations for the topology of molecular bodies, functional groups, and chemical bonding / P.G. Mezey // Canadian Journal of Chemistry. – 1994. – V. 72. – №. 3. – P. 928-935. DOI: 10.1139/v94-120.
6. Mezey, P.G. Holographic electron density shape theorem and its role in drug design and toxicological risk assessment / P.G. Mezey // Journal of Chemical Information and Computer Sciences. – 1999. – V. 39. – I. 2. – P. 224-230. DOI: 10.1021/ci980072y.
7. Котомкин, А.В. Электронные параметры 1,1,1–трифторалканов / А.В. Котомкин, Н.П. Русакова, В.В. Туровцев, Ю.Д. Орлов // Известия высших учебных заведений. Серия «Химия и химическая технология». – 2019. – T. 62. – № 1. – С. 31-37. DOI: 10.6060/ivkkt201962fp.5517.
8. Котомкин, А.В. Электронные параметры молекул ряда 1,1 дифторалканов / А.В. Котомкин, Н.П. Русакова, В.В. Туровцев, Ю.Д. Орлов // Вестник Казанского технологического университета. – 2015. – Т. 18. – № 13. – С. 23-25.
9. Котомкин, А.В. Электронные параметры монофторалканов / А.В. Котомкин, Н.П. Русакова, В.В. Туровцев, Ю.Д. Орлов // Вестник ТвГУ. Серия: Химия. – 2016. –№ 4. – С. 88-94.
10. Котомкин, А.В. Электронные параметры структурных изомеров k,k-дифтороктана / А.В. Котомкин, Н.П. Русакова, В.В. Туровцев, Ю.Д. Орлов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – Вып. 12. – С. 438-445. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.438.
11. Quiñónez, P.B. AIM study on the influence of fluorine atoms on the alkyl chain / P.B. Quiñónez, A. Vila, A.M. Graña, R.A. Mosquera // Chemical Physics. – 2003. – V. 287. – I. 1-2. – P. 227-236. DOI: 10.1016/S0301-0104(02)00993-X.
12. NIST chemistry webbook, NIST standard reference database number 69. – Режим доступа: http://webbook.nist.gov. – 1.01.2023. DOI: 10.18434/T4D303.
13. Khursan, S.L. The standart enthalpies of formation of fluorinated alkanes: nonempirical quantum-chemical calculations / S.L. Khursan // Russian Journal of Physical Chemistry. – 2004. – V. 78. – S. 1. – P. S34-S42.
14. Curtiss, L.A. Gaussian-4 theory / L.A. Curtiss, P.C. Redfern, K. Raghavachari // The Journal of Chemical Physics. – 2007. – V. 126. – I. 8. – P. 084108-1-084108-12. DOI: 10.1063/1.2436888.
15. Frisch, M.J. Gaussian 03 (Revision E 0.1 SMP) / M.J. Frisch, G.W. Canceucks, H.B. Schlegel et al. – Pittsburgh PA: Gaussian Inc., 2007.
16. Keith, T.A. AIMAll (Version 11.09.18, Professional). – Режим доступа: www.url: http://aim.tkgristmill.com. – 1.08.2020.