C60 Homodesmotic equation

вопросы строения молекул и квантовой химии
Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13063
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

C60 Homodesmotic equation

Сообщение Гесс » Чт июл 31, 2014 6:56 pm

Взбрело мне (или не мне) в голову посчитать энергии напряжения всяких углеродных кластерчиков, фуллеренчиков и иже с ними.
И думала моя душечка что десмические уравнения мне в этом нелегком деле помогут. Начать я решил с чегонибудь попроще, всмысле с баки-матьего-бола С60
Порыскав по гомодейсмическим уравнениям, нашел я вот такое
Eq1.jpg
(перед TVE должен стоять индекс n/6) чуть более подробно развернутое вот так
Eq2.jpg
(статьи приложены). Первый интересный момент - с применением этих уравнений они считали Aromatic Stabilization Energy (ASE), причем по заявлениям авторов этих статей результат их составил 2345 кДж/моль или же 560 ккал/моль.
Если посмотреть сюда http://books.google.de/books?id=5gs0v6l ... gy&f=false (ссылка на Computational Chemistry: Introduction to the Theory and Applications of ... By Errol Lewars) то получается что энергия стабилизации считается тем же манером что и энергия напряжения - сумма продуктов и сумма исходников. То есть берем теплоты образования всего что у нас есть в реакции, складываем, вычитаем и получаем по вышенарисованному уравнению в B3LYP/6-31+G* величину в 560кДж/моль либо 134ккал/моль, что ни в какие ворота не лезет.
Дальше чудесатее. Мне не понравилось использование бутадиена в качестве рефересного соединения (от него "в фуллерен" уходят углероды изначально содержавшие водороды) поэтому я попробовал другую гомодесмику:
Eq3.jpg
. Здесь рядом с фуллереном оказывается бутадиен, в котором уже есть "резонанс-энерги", но типа нет ароматической стабилизации. Крутим вертим по правилам гомодесматики и вылазит величина в МИНУС 675 кДж/моль. То есть чтобы это я такое не насчитал, то ли ароматическую стабилизацию, то ли энергию напряжения, она всеравно отличается от посчитанной по первому уравнению на почти 300ккал/моль.
Кроме того согласно "Is C60 buckminsterfullerene aromatic?"
Andreas Hirsch and Paul von Rague´ Schleyer писал(а):The experimental heat of formation of gaseous C60(610±30 kcal/mol) is positive and very large.[...] Literature estimates of the strain energy of C60 range from 78% to 100% of its heat of formation. Assessments of large aromatic stabilization energies of C60 cannot and have not been reconciled satisfactorily with the actual thermochemistry. This would result in unrealistically high strain energy for C60. For example, themost recent estimate of the aromatic stabilization energy of C60
, 558 kcal/mol would require its strain to be more than 1100 kcal mol (610±30 + 558), despite its relatively modest angle deformation!
Кроме того мне весьма заметно ненравится сам выбор тетравинилэтилена в качестве референса - молекула охренительно неплоская, что вызвано отталкиванием водородов, в любой возможной конфигурации, то есть она ищет компромис между нормальным сопряжением для чего она должна стать плоской и минимальным напряжением для чего она должна стать неплоской.
В общем и целом я перестал понимать что же я считаю и почему оно настолько плохо.
Отказываться от гомодесматики в пользу альтернативных методов измерения напряжения (например по отклонению угла от плоскости, тобишь по "выпуклости" фуллерена) сильно не хочется, ибо как учесть ее для допированных фуллеренов (скажем С59N или С69B и т.п.) я не имею не малейшего понятия, а в случаях малых фуллеренов, типа С20 и микрофуллеренов еще меньшего размера (углеродных кластеров) ваще непонятно как эту впуклость мерять.
Премного благодарен прочевшим сию простыню и особо - имеющим что сказать.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение VTur » Чт июл 31, 2014 11:39 pm

Если Вы решили посчитать энергию напряжения, то берется разность между энтальпией напряженного и ненапряженнного аналога. Изодесмические реакции тут не причем. Считаем фуллерен циклической молекулой, значит в ненапряженном аналоге циклов быть не может.
Но есть вопрос. В фуллерене есть сопряжение между связями?
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13063
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение Гесс » Пт авг 01, 2014 12:19 am

VTur писал(а):Если Вы решили посчитать энергию напряжения, то берется разность между энтальпией напряженного и ненапряженнного аналога. Изодесмические реакции тут не причем.
Изо и гомодейсмические реакции как раз используются для расчета энергии напряжения молекул. http://goldbook.iupac.org/HT07048.html, http://goldbook.iupac.org/ST07108.html Примеры в том числе в гуглбуке на которую я сослался в первом посте. Еще существует "Homodesmotic Reactions and their Application to Ring-strain Energies" T. P. M. Goumans, Andreas W. Ehlers, Koop Lammertsma (доступа у меня нет).
VTur писал(а):Считаем фуллерен циклической молекулой, значит в ненапряженном аналоге циклов быть не может.
Линейный кластер из 60 атомов углерода гарантированно не будет глобальным минимумом для этой системы, да и моноциклический тоже не факт. Если следовать вашей логике то например энергию напряжения адамантана надо расчитывать сравнивая с декатриеном (которым из?) или дека-ен-ином (которым из?).
VTur писал(а):Но есть вопрос. В фуллерене есть сопряжение между связями?
Некоторое есть, исходя из реактивной способности полной делокализации нет, однако вцелом некоторое сопряжение и делокализация имеют место быть.
Молекула вообще может быть стабиломером, не будучи при этом свободной от напряжения, впрочем эти нюансы меня не интересуют. Меня также не интересует кинетическая стабильность - я не буду искать барьер разрушения/пергруппировки углеродного скелета.

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение VTur » Пт авг 01, 2014 1:11 am

Энергия напряжения цикла появилась в виде гипотетической величины, когда энтальпия, найденная по аддитивной схеме, не совпала с экспериментальной.
Аддитивная структура, по определению, ненапряженная.
Расчет квантами тут мало помогает.
Эту энергию мы сами время от времени считаем.
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13063
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение Гесс » Пт авг 01, 2014 11:00 am

VTur писал(а):Энергия напряжения цикла появилась в виде гипотетической величины, когда энтальпия, найденная по аддитивной схеме, не совпала с экспериментальной.
Энергия напряжения включает в себя не только энергию напряжения цикла, ну да бог с ним, вопрос все равно не об этом.
VTur писал(а):Аддитивная структура, по определению, ненапряженная.
Однако расталкивание между ее частями может очень нехило менять ее геометрию. Гексатретбутил-этан - ненапряженная молекула? (Я бы привел примером гексафенилэтан, но хотелось бы избежать циклов).
VTur писал(а):Расчет квантами тут мало помогает.
Тысячи леммингов не могут ошибаться.

alxyppv
Сообщения: 560
Зарегистрирован: Сб апр 07, 2007 11:23 am

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение alxyppv » Пт авг 01, 2014 11:24 am

Гесс, про С60 и фуллерены в принципе известно, что они очень напряженные, поскольку углерод в фопрмально sp2 состоянии вынужден быть очень неплоским. Люди одно время ( в 90-х) много пытались найти более мнее явные корреляции с этим отклонением от плоского строения... Фаулер со товарищи много чего опубликовали. Там не все так просто. Т.е. если смотреть "издалека", то корреляцитя есть. Но.. +-100 кДж/моль, которые уже возникают, по видимому, из топологии пи-системы. Вот посмотрите в приложенном обзоре рисунки 19-2, 19-3, и 19-4, ну и ссылки... На самом деле, мерить "неплоскость" - достаточно просто, например в рамках POAV подхода (средне квадратичное отклонение по молекуле).
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.
А.П.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13063
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение Гесс » Пт авг 01, 2014 12:45 pm

Большое спасибо, это уже намного интереснее.
Насчет мерять неплоскость - а как это применить к гетерофуллеренам?
Мне тут подкинули еще одну идею - если я не могу посчитать энергию напряжения С60 и она мне особо не нужна, то почему бы мне не использовать С60 как референс и делать сравнение напряженности прочих моих молекул с бакиболом. Что думает об этом уважаемое сообщество?

alxyppv
Сообщения: 560
Зарегистрирован: Сб апр 07, 2007 11:23 am

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение alxyppv » Пт авг 01, 2014 12:58 pm

Ну, про С60 в качестве референса - очень логично, по моему. Вот, например: http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jp8061652
Правда, эту работу совсем не цитируют, не прижилось как-то.
А.П.

Enchanter
Сообщения: 26
Зарегистрирован: Чт мар 21, 2013 10:41 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение Enchanter » Пт авг 01, 2014 1:47 pm

http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jo3018395
+ масса всего было сделано в PhD диссере автора...

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13063
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение Гесс » Пт авг 01, 2014 2:08 pm

Enchanter писал(а):http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jo3018395
+ масса всего было сделано в PhD диссере автора...
я еще раз просмотрел статью и до жирафа по прежнему не дошло чем она мне может помочь.

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение VTur » Пт авг 01, 2014 2:35 pm

Гесс, Вы путаете причину и следствие.
Энергия напряжения цикла возникла (как термин и составляющая стерической энергии), когда стали аддитивными методами считать циклы. Оказалось, что расчетная энтальпия существенно меньше экспериментальной. Эту разность и назвали энергией напряжения.
Чтобы ее найти, нужно взять разность энтальпий для циклической напряженной и нециклической ненапряженной структурами. Если хорошо выписать реакцию, то она будет изодесмической. Но обратное утверждение неверно.
Так как этот термин возник в аддитивных схемах, то в последствие стали искать составляющие этой энергии (увеличивать аддитивность): парные атомные взаимодействия, деформации двугранных углов, изгибы валентных углов. Дело дошло до кривых орбиталей. Физического смысла в этом нет, все это случайные корреляции, позволяющие улучшить аддитивную модель.
Этот термин можно использовать только в конкретных схемах. Там он хоть что-то означает. За пределами аддитивных схем смысл полностью теряется.
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
Droog_Andrey
Сообщения: 2670
Зарегистрирован: Сб сен 29, 2007 8:29 pm
Контактная информация:

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение Droog_Andrey » Ср сен 10, 2014 7:50 pm

А почему не сравнить тупо с графеном?
2^74207281-1 is prime!

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение VTur » Сб сен 13, 2014 8:43 am

А он не будет твердым, а С60 воздушным?

[ Post made via Android ] Изображение
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
Droog_Andrey
Сообщения: 2670
Зарегистрирован: Сб сен 29, 2007 8:29 pm
Контактная информация:

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение Droog_Andrey » Сб сен 13, 2014 10:44 pm

Что твёрдого-то в однослойной сетке?
2^74207281-1 is prime!

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение VTur » Вс сен 14, 2014 3:41 pm

Он же бесконечен в двух направлениях. Это явно не газ.
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
alien308
Сообщения: 548
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 8:53 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение alien308 » Вс сен 14, 2014 5:42 pm

Вполне себе газ. Если рассматривать в как достаточно большую молекулу с пренебрежимо малыми краевыми эффектами.

Аватара пользователя
alien308
Сообщения: 548
Зарегистрирован: Пт окт 23, 2009 8:53 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение alien308 » Вс сен 14, 2014 5:44 pm

А, не глупость ли все эти десмичности?

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13063
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение Гесс » Вс сен 14, 2014 9:16 pm

alien308 писал(а):А, не глупость ли все эти десмичности?
Фиг его пока знает. Я как обычно занялся другим проектом и жду когда же появится хорошая мысля.

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение VTur » Вс сен 14, 2014 9:50 pm

alien308 писал(а):Вполне себе газ. Если рассматривать в как достаточно большую молекулу с пренебрежимо малыми краевыми эффектами.
Это поверхность.
У молекул в газе есть определенные физические параметры, например моменты инерции. Ну посчитайте моменты инерции для этого листа.
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
Droog_Andrey
Сообщения: 2670
Зарегистрирован: Сб сен 29, 2007 8:29 pm
Контактная информация:

Re: C60 Homodesmotic equation

Сообщение Droog_Andrey » Вс сен 14, 2014 10:48 pm

А топикстартера интересуют моменты инерции?

Впрочем, если расчёт периодики не нравится, можно построить ряд "бензол - коронен - циркумкоронен - ..." молекул состава C6n²H6n, легко экстраполируемый до графена.
2^74207281-1 is prime!

Ответить

Вернуться в «квантовая химия и моделирование»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 23 гостя