Hóa tính toán để xác định nhiệt tạo thành các hợp chất hóa học

Tính toán nhiệt tạo thành
của acid propanoic
GVTH: Trần Hoàng Thái
Email:
Mobile: 0909090374
07/16/14 1Designed by: Tran Hoang Thai
Nội dung
Lựa chọn PPT cho NL Nguyên tử
1
Tính toán cho acid propanoic
2
Nhận xét và kết luận
3
4
07/16/14 2Designed by: Tran Hoang Thai
Lựa chọn PPT cho NL Nguyên tử

Việc lựa chọn phương pháp tính toán ban
đầu này sẽ tối ưu được rất nhiều vấn đề
liên quan đến quá trình tính toán bao gồm:

Thời gian.

Độ chính xác.

Kiểm chứng nhanh.
07/16/14 3Designed by: Tran Hoang Thai
Lựa chọn PPT cho NL Nguyên tử

Phân tử nước có cấu trúc đơn giản nhất, về
mặt hình học, cũng có tính đối xứng tương đối.

Phân tử nước được lựa chọn là dạng
demo để khảo sát cho việc lựa chọn phương
pháp tính nhiệt tạo thành.
07/16/14 4Designed by: Tran Hoang Thai
Lựa chọn PPT cho NL Nguyên tử
Các bước tính toán
So sánh kết quả
Tra nhiệt tạo thành thực nghiệm
Tính nhiệt phản ứng
Chạy các phương pháp G
Vẽ công thức với Gaussview
07/16/14 5Designed by: Tran Hoang Thai
Lựa chọn PPT cho NL Nguyên tử
Bảng số liệu đã tính toán
07/16/14 6Designed by: Tran Hoang Thai
Lựa chọn PPT cho NL Nguyên tử
Bảng sai số rút gọn
STT Phương pháp Độ sai số
1 G3MP2B3 0.864
2 G3B3 0.964
3 G2 1.051
4 G3 1.515
5 G3MP2 1.760
6 G2MP2 4.489
7 G1 8.752
07/16/14 7Designed by: Tran Hoang Thai
Lựa chọn PPT cho NL Nguyên tử
Thời gian thực tế
07/16/14 8Designed by: Tran Hoang Thai
Lựa chọn PPT cho NL Nguyên tử

Bảng so sánh thời gian
STT Phương pháp Thời gian
1 G2 15
2 G3B3 16
3 G3MP2B3 16
4 G3MP2 17
5 G2MP2 18
6 G3 19
7 G1 19
07/16/14 9Designed by: Tran Hoang Thai
Lựa chọn PPT cho NL Nguyên tử
Thời gian là thấp
nhất.
Mức sai số nằm
trong khoảng
giới hạn của các
phương pháp.
Giới hạn +- 1KJ
là mức có thể
chấp nhận
Kết hợp được
sai số và thời
gian  G2 được
lựa chọn
Sai số Thời gian
G2
07/16/14 10Designed by: Tran Hoang Thai
Tính toán cho acid propanoic

C

2
H
5
OH + CO  CH
3
CH
2
COOH

C
3
H
6
+O
2
 CH
3
CH
2
COOH

CH
3
CHO + CO+ H
2
 CH
3
CH
2
COOH


HCHO + CH
3
CHO  CH
3
CH
2
COOH

CH
4
+ HCHO+ CO  CH
3
CH
2
COOH

C
2
H
2
+ CH
3
CHO + ½ O
2
 CH
3
CH
2
COOH


CH
3
OCH
3
+ CO  CH
3
CH
2
COOH

C
2
H
4
+ H
2
O + CO  CH
3
CH
2
COOH
Một số phản ứng giả định
07/16/14 11Designed by: Tran Hoang Thai
Tính toán cho acid propanoic
Các bước tính toán không có ZPE

Giai đoạn mồi:
# B3LYP/6-31G(D,P) test pop=none
opt=(calcfc,noeigentest)


Tính toán năng lượng:
# b3lyp/6-311++g(d,p) test pop=regular
guess=read geom=allcheck
07/16/14 12Designed by: Tran Hoang Thai
Tính toán cho acid propanoic
Kết quả tính toán một số phản ứng

C
2
H
5
OH + CO  CH
3
CH
2
COOH


HCHO + CH
3
CHO  CH
3
CH
2
COOH

07/16/14 13Designed by: Tran Hoang Thai
Tính toán cho acid propanoic
Kết quả tính toán một số phản ứng


CH
3
OCH
3
+ CO  CH
3
CH
2
COOH


CH
4
+ HCHO+ CO  CH
3
CH
2
COOH

07/16/14 14Designed by: Tran Hoang Thai
Tính toán cho acid propanoic
Các bước tính toán có ZPE

Giai đoạn mồi:
# B3LYP/6-31G(D,P) test pop=none
opt=(calcfc,noeigentest)

Tính toán năng lượng:
# b3lyp/6-311++g(d,p) test pop=regular

guess=read geom=allcheck
freq
07/16/14 15Designed by: Tran Hoang Thai
Tính toán cho acid propanoic
Kết quả tính toán một số phản ứng

C
2
H
5
OH + CO  CH
3
CH
2
COOH


HCHO + CH
3
CHO  CH
3
CH
2
COOH

07/16/14 16Designed by: Tran Hoang Thai
Tính toán cho acid propanoic
Kết quả tính toán một số phản ứng

CH

3
OCH
3
+ CO  CH
3
CH
2
COOH


C
2
H
4
+ H
2
O+ CO  CH
3
CH
2
COOH

07/16/14 17Designed by: Tran Hoang Thai
Nhận xét và kết luận

Dạng acid có một liên kết đôi của Oxy nối với
cacbon mạch thẳng.

Phía tác chất cũng có một nối đôi của C=O.


Tất cả tác chất trong các phương trình giả
định đều có ít nhất một nối đôi của C=O.

Tuy nhiên phần còn lại của các liên kết trong
sản phẩm chủ yếu là liên kết -C-H.
Nhận xét
07/16/14 18Designed by: Tran Hoang Thai
Nhận xét và kết luận
Nhận xét
Phản ứng Sai số xác định được Phương trình
C
2
H
5
OH + CO  CH
3
CH
2
COOH
32.6 1
HCHO + CH
3
CHO  CH
3
CH
2
COOH
10.59 2
CH
3

OCH
3
+ CO  CH
3
CH
2
COOH
9.45 3
CH
4
+ HCHO+ CO  CH
3
CH
2
COOH
8.14 4
C
2
H
4
+ H
2
O + CO  CH
3
CH
2
COOH
65.73 5

Thống kê tính toán không ZPE

07/16/14 19Designed by: Tran Hoang Thai
Nhận xét và kết luận

Nối đôi thứ hai của phương trình 5 là một
dạng anken của C=C

Nối đôi của phương trình 4 là C=O tương tự
như của sản phẩm acid.

Số liên kết OH của phương trình 5 cũng nhiều
hơn so với phương trình 4 và số liên kết có
trong acid.
Nhận xét
Tương quan về dạng liên kết ảnh
hưởng rất lớn đến quá trình tính toán
nhiệt tạo thành
07/16/14 20Designed by: Tran Hoang Thai
Nhận xét và kết luận
Nhận xét
Phản ứng Sai số
(Không ZPE)
Sai số
(Có ZPE)
C
2
H
5
OH + CO  CH
3

CH
2
COOH
32.6 10.3
HCHO + CH
3
CHO  CH
3
CH
2
COOH
10.59 23.91
CH
3
OCH
3
+ CO  CH
3
CH
2
COOH
9.45 14.2
C
2
H
4
+ H
2
O + CO  CH
3

CH
2
COOH
65.73 18.51

Bảng sai số giá trị ZPE

07/16/14 21Designed by: Tran Hoang Thai
Nhận xét và kết luận

Các sai số thu được đa số có giá trị thấp hơn
so với quá trình tính toán không ZPE.

Nguyên nhân có thể là có sự bù trừ về các sai
số

Càng nhiều tác chất sẽ làm tăng hiệu ứng bù
trừ và do đó làm giảm sai số của quá trình tính
toán.

Giá trị tính toán có ZPE cũng phụ thuộc vào
dạng liên kết có trong các phương trình giả
định.
Nhận xét
07/16/14 22Designed by: Tran Hoang Thai
Nhận xét và kết luận

Nhiệt tạo thành của chất hoàn toàn có thể được
tính toán về mặt lý thuyết


Phương pháp G có thể tính tốt cho phản ứng
dạng nguyên tử. Nhược điểm là không thể dùng
trong tính toán dạng phân tử.

B3LYP khi áp dụng có thể tính toán được tất cả
các dạng do giả thiết đặt ra. Nhược điểm là sai
số lớn. Thời gian tính toán lâu và đặc biệt là phụ
thuộc rất nhiều vào dạng phương trình phản ứng
giả thiết ban đầu.
Kết luận
07/16/14 23Designed by: Tran Hoang Thai
07/16/14 24Designed by: Tran Hoang Thai