Равновесная конфигурация и электронная структура изомеров молекулы C₃₂H₈
В рамках двух методов, – функционала электронной плотности и полуэмпирического метода PM3, – для различных изомеров молекулы C₃₂H₈ рассчитаны геометрические параметры равновесной конфигурации, полная энергия и теплота образования, а также спектры поглощения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазо...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України
2009
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76333 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Равновесная конфигурация и электронная структура
 изомеров молекулы C₃₂H₈ / А.П. Попов, И.В. Бажин // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 1. — С. 11-14. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860249752751308800 |
|---|---|
| author | Попов, А.П. Бажин, И.В. |
| author_facet | Попов, А.П. Бажин, И.В. |
| citation_txt | Равновесная конфигурация и электронная структура
 изомеров молекулы C₃₂H₈ / А.П. Попов, И.В. Бажин // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 1. — С. 11-14. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології |
| description | В рамках двух методов, – функционала электронной плотности и полуэмпирического метода PM3, – для различных изомеров молекулы C₃₂H₈ рассчитаны геометрические параметры равновесной конфигурации, полная энергия и теплота образования, а также спектры поглощения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах.
У рамках двох метод, – функціоналу електронної густини й напівемпіричної методи PM3, – для різних ізомерів молекулі C₃₂H₈ розраховано
геометричні параметри рівноважної конфіґурації, повну енергію й теплоту утворення, а також спектри вбирання в інфрачервоному та ультрафіолетовому діяпазонах.
Within the scope of the electron density functional theory and PM3 semiempirical
method, geometrical parameters of equilibrium configuration, total
energy, heat of formation, and absorption spectra in infrared and ultraviolet
ranges are calculated for various isomers of C₃₂H₈ molecule.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:41:43Z |
| format | Article |
| fulltext |
11
PACS numbers: 71.15.Mb, 73.22.-f, 78.30.Jw, 78.40.Me, 78.30.Na, 78.40.Ri, 81.05.Tp
Равновесная конфигурация и электронная структура
изомеров молекулы C32H8
А. П. Попов, И. В. Бажин*
Педагогический институт ФГОУ ВПО «ЮФУ»,
Ростов-на-Дону, Россия
*Донской государственный технический университет,
Ростов-на-Дону, Россия
В рамках двух методов, – функционала электронной плотности и полу-
эмпирического метода PM3, – для различных изомеров молекулы C32H8
рассчитаны геометрические параметры равновесной конфигурации, пол-
ная энергия и теплота образования, а также спектры поглощения в ин-
фракрасном и ультрафиолетовом диапазонах.
У рамках двох метод, – функціоналу електронної густини й напівемпі-
ричної методи PM3, – для різних ізомерів молекулі C32H8 розраховано
геометричні параметри рівноважної конфіґурації, повну енергію й тепло-
ту утворення, а також спектри вбирання в інфрачервоному та ультрафіо-
летовому діяпазонах.
Within the scope of the electron density functional theory and PM3 semi-
empirical method, geometrical parameters of equilibrium configuration, to-
tal energy, heat of formation, and absorption spectra in infrared and ultra-
violet ranges are calculated for various isomers of C32H8 molecule.
Ключевые слова: фуллерены, гидрофуллерены, квантово-химические
расчеты, ИК-спектры, УФ-спектры.
(Получено 23 ноября 2007 г.)
1. ВВЕДЕНИЕ
На конференции ICHMS’2005 наше внимание привлек доклад [1], в
котором сообщалось о новых наноструктурах, синтезированных
при помощи модификации электрохимического метода. В составе
углеродных волокон были обнаружены молекулярные ионы с мас-
сами 720 и 1157, что согласуется с брутто-формулами фуллеренов
Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології
Nanosystems, Nanomaterials, Nanotechnologies
2009, т. 7, № 1, сс. 11—14
© 2009 ІМФ (Інститут металофізики
ім. Г. В. Курдюмова НАН України)
Надруковано в Україні.
Фотокопіювання дозволено
тільки відповідно до ліцензії
12 А. П. ПОПОВ, И. В. БАЖИН
C60 и C70. В масс-спектрах бензольного раствора продуктов реакции
были обнаружены ионы полициклических углеводородов, причем
среди них преобладает соединение с молекулярной массой 392 и
брутто-формулой C32H8.
Авторы [1] предложили собственную модель молекулы C32H8 в виде
напряженной структуры, в средней части которой пояс из четырех
шестичленных циклов образует деформированную цилиндрическую
трубку (рис. 1, a). Структура в целом обладает симметрией C2v.
Очевидно, однако, что химическая формула соединения допуска-
ет существование большого числа изомеров, и, на наш взгляд, де-
лать заранее какие-либо однозначные выводы о структуре соедине-
ния нельзя.
2. МЕТОД РАСЧЕТА И РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛЕНИЙ
Расчеты, выполненные в рамках метода функционала электронной
плотности DPT [2—4] и полуэмпирического метода PM3 [5—8], пока-
зали, что даже структура в виде короткой открытой (4,0) нанотруб-
ки, к краям которой присоединены атомы водорода (рис. 1, б), об-
ладает более низкой полной энергией, чем структура [1]. Следует
отметить, что в процессе поиска оптимальной геометрии начальная
симметрия структуры D4h понижается до C2h за счет сплющивания
нанотрубки.
Последующие расчеты показали, что среди изомеров молекулы
C32H8 самой низкой полной энергией обладают гидрофуллерены,
которые получаются присоединением атомов водорода к изомерам
малого фуллерена C32, обладающих симметрией D3 и D3h (рис. 2).
В левой части таблицы приведены результаты расчета полной
энергии, средней энергии химической связи (в пересчете на один
атом) и потенциала ионизации изомеров молекулы C32H8, получен-
ные методом функционала электронной плотности DFT (пакет
DMol3). В правой части таблицы приведены значения полной энер-
гии, теплоты образования и потенциала ионизации, вычисленные в
рамках метода PM3 (обновленная версия пакета Mopac).
а б
Рис. 1. Молекула C32H8 с симметрией: a – C2v, б – D4h/C2h.
КОНФИГУРАЦИЯ И ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА МОЛЕКУЛЫ C32H8 13
Чтобы иметь возможность прямого сравнения с экспериментом,
были рассчитаны спектры поглощения всех изомеров в инфракрас-
ном и ультрафиолетовом диапазонах (рис. 3, 4). Положения линий
поглощения в спектрах и их интенсивности позволяют идентифи-
цировать каждый из изомеров молекулы C32H8.
а б
Рис. 2. Молекулы гидрофуллеренов C32H8 с симметрией: a – D3, б – D3h.
ТАБЛИЦА.
DFT PM3
Etot, эВ ΔEbind, эВ IP, эВ Etot, эВ ΔH, ккал/моль IP, эВ
D3 −1213,263 285,32 5,44 −3894,676 564,50 8,10
D3h −1213,278 285,74 6,48 −3893,557 603,87 7,77
D4/C2h −1213,033 279,08 5,64 −3885,911 766,62 8,12
C2v −1213,003 278,26 5,37 −3888,593 704,77 8,25
È
í
òå
í
ñè
âí
îñ
òü
,
îò
í
.
åä
.
×àñòîòà, ñì−1
Ñ
2v
Ñ
2h
D
3
D
3h
400
400 600 800
200 400 600 800
È
í
òå
í
ñè
âí
îñ
òü
,
îò
í
.
åä
.
Äëèíà âîëíû, íì
D
3h
D
3
C
2h
C
2v
Рис. 3. ИК-спектры поглощения изо-
меров молекулы C32H8.
Рис. 4. УФ-спектры поглощения изо-
меров молекулы C32H8.
14 А. П. ПОПОВ, И. В. БАЖИН
Слабая устойчивость изомера с симметрией C2v проявляется в
большой амплитуде колебаний концевых CH-связей. Другим, более
косвенным подтверждением неустойчивости структуры этого изо-
мера может служить также медленная сходимость итерационного
процесса при поиске равновесной конфигурации и расчете согласо-
ванной электронной структуры молекулы.
3. ВЫВОДЫ
Результаты компьютерного моделирования позволяют сделать впол-
не обоснованный вывод о том, что соединение C32H8, синтезированное
электрохимическим методом авторами [1], является, скорее всего,
гидрофуллереном на основе малого фуллерена C32 с симметрией D3h.
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. В. М. Огенко, Л. С. Лысюк, С. В. Волков, А. П. Шпак, Тезисы 9-й меж-
дународной конференции ICHMS’2005 (Киев: AHEU: 2005).
2. B. Delley, J. Chem. Phys., 92: 508 (1990).
3. B. Delley, J. Chem. Phys., 94: 7245 (1991).
4. B. Delley, J. Chem. Phys., 113: 7756 (2000).
5. M. J. S. Dewar, and W. Thiel, J. Am. Chem. Soc., 99: 4899 (1977).
6. J. J. P. Stewart, J. Comput. Chem., 10: 209 (1989).
7. J. J. P. Stewart, J. Comput. Chem., 10: 221 (1989).
8. T. Clark, A. Breindl, and G. Rauhut, J. Mol. Model., 1: 22 (1995).
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-76333 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1816-5230 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:41:43Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Попов, А.П. Бажин, И.В. 2015-02-09T19:17:52Z 2015-02-09T19:17:52Z 2009 Равновесная конфигурация и электронная структура
 изомеров молекулы C₃₂H₈ / А.П. Попов, И.В. Бажин // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології: Зб. наук. пр. — К.: РВВ ІМФ, 2009. — Т. 7, № 1. — С. 11-14. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1816-5230 PACS numbers: 71.15.Mb,73.22.-f,78.30.Jw,78.40.Me,78.30.Na,78.40.Ri,81.05.Tp https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76333 В рамках двух методов, – функционала электронной плотности и полуэмпирического метода PM3, – для различных изомеров молекулы C₃₂H₈ рассчитаны геометрические параметры равновесной конфигурации, полная энергия и теплота образования, а также спектры поглощения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. У рамках двох метод, – функціоналу електронної густини й напівемпіричної методи PM3, – для різних ізомерів молекулі C₃₂H₈ розраховано
 геометричні параметри рівноважної конфіґурації, повну енергію й теплоту утворення, а також спектри вбирання в інфрачервоному та ультрафіолетовому діяпазонах. Within the scope of the electron density functional theory and PM3 semiempirical
 method, geometrical parameters of equilibrium configuration, total
 energy, heat of formation, and absorption spectra in infrared and ultraviolet
 ranges are calculated for various isomers of C₃₂H₈ molecule. ru Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології Равновесная конфигурация и электронная структура изомеров молекулы C₃₂H₈ Equilibrium Configuration and Electronic Structure of C₃₂H₈ Molecules Isomers Article published earlier |
| spellingShingle | Равновесная конфигурация и электронная структура изомеров молекулы C₃₂H₈ Попов, А.П. Бажин, И.В. |
| title | Равновесная конфигурация и электронная структура изомеров молекулы C₃₂H₈ |
| title_alt | Equilibrium Configuration and Electronic Structure of C₃₂H₈ Molecules Isomers |
| title_full | Равновесная конфигурация и электронная структура изомеров молекулы C₃₂H₈ |
| title_fullStr | Равновесная конфигурация и электронная структура изомеров молекулы C₃₂H₈ |
| title_full_unstemmed | Равновесная конфигурация и электронная структура изомеров молекулы C₃₂H₈ |
| title_short | Равновесная конфигурация и электронная структура изомеров молекулы C₃₂H₈ |
| title_sort | равновесная конфигурация и электронная структура изомеров молекулы c₃₂h₈ |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/76333 |
| work_keys_str_mv | AT popovap ravnovesnaâkonfiguraciâiélektronnaâstrukturaizomerovmolekulyc32h8 AT bažiniv ravnovesnaâkonfiguraciâiélektronnaâstrukturaizomerovmolekulyc32h8 AT popovap equilibriumconfigurationandelectronicstructureofc32h8moleculesisomers AT bažiniv equilibriumconfigurationandelectronicstructureofc32h8moleculesisomers |