Межмолекулярные взаимодействия в системе H3PO4-ДМФА по данным молекулярно-динамического моделирования

• Автор: Федорова, Ирина Вадимовна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

I. ВВЕДЕНИЕ.

П. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

.1. Межмолекулярные взаимодействия в конденсированных системах.

Водородная связь.

Н.2. Квантовохимические методы расчета структуры молекул

.4. Некоторые теоретические положения метода молекулярнодинамического моделирования. Выбор потенциала межмолекулярного взаимодействия.

.5. Структура и свойства Ы,Ыдиметилформамида

II.6 Структура и свойства ортофосфорной кислоты и ее растворов в

органических растворителях

III. МЕТОДИКА КОМПЬЮТЕРНЫХ РАСЧЕТОВ

IV. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.
IV. 1. Квантовохимические расчеты.
IV. 1.1. Структурные и электронные характеристики Н3Р, Н2Р ,
ДМФА и ДМФАН.
IV. 1.2. Структура комплексов, образованных фосфорной кислотой и
ТЫЧдиметилформамидом.
IV.2. Структурные и энергетические характеристики Н3Р, Н2Р ДМФАН1 в Ы,Мдиметилформамиде по данным молекулярнодинамического моделирования.
IV.3 Молекулярнодинамическое моделирование растворов фосфорная
кислота ,диметилформамид во всей области составов
V. ОСНОВНЫЕ ИТОГИ И ВЫВОДЫ.
VI. ЛИТЕРАТУРА.
VII. ПРИЛОЖЕНИЕ.
I. ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


В жидких растворах взаимодействия весьма интенсивны. Наглядным проявлением сил межмолекулярного притяжения является то, что молекулы, находящиеся в жидкости, сохраняют ближний порядок, и для перехода их из жидкой среды в газовую фазу требуется значительная энергия энергия испарения 1. Несмотря на то, что природа межмолекулярных сил в конденсированной фазе хорошо известна 15, количественное теоретическое описание этих сил затруднено в виду того, что электронная структура молекул обладает высокой лабильностью и подвижностью. Для теоретического расчета свойств реальных систем необходимо знать зависимость энергии взаимодействия между составляющими систему частицами от их пространственного положения, г. Рис. II. На рисунке . Энергия 1г и силы взаимодействия Р дидг равны нулю, если молекулы удалены на бесконечно большое расстояние друг от друга. Расстояние г0 на рисунке II. Рг00. При г г0 сила взаимодействия положительна, что отвечает отталкиванию, при гГо отрицательна притяжение. На расстоянии т сумма эффективных радиусов взаимодействующих молекул или в случае одинаковых частиц их диаметр энергия межмолекулярного взаимодействия равна нулю, поскольку при гсг с уменьшением расстояния отталкивание резко возрастает. Потенциальная энергия системы, состоящей из молекул, взаимодействующих между собой, есть функция координат центров масс всех молекул и иг,,г2,. При исследовании многоатомных молекул встает вопрос о зависимости потенциальной функции от длин связей и валентных углов, от конформации молекул, если имеются внутренние вращения и т. Б этом случае очень часто при проведении численного эксперимента ограничиваются приближением жестких молекул. Тем не менее, рассчитать с высокой точностью и г на основании квантовохимических методов расчета достаточно сложно, поэтому обычно подбирают для Щг аналитическую функцию модельный потенциал и входящие в нее параметры таким образом, чтобы расчеты на основе этого потенциала хорошо согласовались с экспериментальными данными. Однако как при проведении компьютерного моделирования, так и в исследованиях прямыми экспериментальными методами необходимо располагать теоретическими сведениями о межмолекулярных взаимодействиях 5,6. В случае нейтральных молекул оно вызвано тем, что у обеих взаимодействующих молекул распределение зарядов не является сферически симметричным при дальних расстояниях это взаимодействие описывают как взаимодействия постоянных электрических мультипольных моментов молекул дипольного, квадруполыюго и т. При этом взаимодействие постоянного диполя одной молекулы и наведенного диполя второй понижает потенциальную энергию системы на величину, называемую энергией индукционного взаимодействия. Индукционное взаимодействие, как и рассмотренное выше ориентационное, может быть описано в рамках классической электростатики. Дисперсионное взаимодействие возникает между молекулами всех типов, но наибольшее значение имеет для неполярных молекул. Энергия взаимодействия есть средний результат взаимодействия таких мгновенных диполей. Эти взаимодействия называются дальнодействующими. Если в растворе молекула растворнного вещества диссоциирует на ионы, то между ними существуют силы ион ионного взаимодействия. Силы оггалкивания зависят от индивидуальных особенностей молекул. Их называют короткодействующими. Мюлликен 7 классифицировал доноры и акцепторы по типу орбитали, дающей и принимающей электроны п, а и гдоноры п несвязанная орбиталь V, сг и лгакцепторы у вакантная орбиталь. Донорами являются молекулы, содержащие локализованную на одном из атомов неподеленпую электронную пару спирты, органические сульфиды, иодиды и азотистые основания, у которых неподеленные пары электронов локализованы на атомных орбиталях кислорода, серы, иода и азота, соответственно. К донорам относятся алкены, алкины и ароматические углеводороды. Способность молекулы выступать в роли донора или акцептора зависит от партнера и определяется энергетикой процесса переноса электрона. Одна и та же молекула может проявлять себя и как донор, и как акцептор.