Versuch 06 - Friedrich-Schiller-Universität Jena

theochem.uni.jena.de
  • Keine Tags gefunden...

Versuch 06 - Friedrich-Schiller-Universität Jena

Friedrich-Schiller-Universität JenaInstitut für Physikalische ChemieBC 6.3.3 Theoretische ChemieComputerübungen 2012D. BenderBC 6.3.3 Theoretische Chemie / QuantenchemieComputerübungen im Sommersemester 2012Übung 6 — DFT und isodesmische ReaktionenVersuchsziele• Verwenden der Dichtefunktionaltheorie• Vergleich verschiedener FunktionaleAufgaben1. Untersuchen Sie die angegebenen Systeme mit der Dichtefunktionaltheorie.2. Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit denen anderer Rechnungen und dem Experiment.DurchführungFluorierte Methanderivate: CH 4 , CH 3 F, CH 2 F 2 , CHF 3 , CF 4Isodesmische Reaktionen:CH 4 + CF 4 −→ 2CH 2 F 2CH 4 + CF 4 −→ CHF 3 + CH 3 FCH 4 + CH 2 F 2 −→ 2 CH 3 FCH 3 F + CHF 3 −→ 2 CH 2 F 2CH 2 F 2 + CF 4 −→ 2 CHF 3CH 2 F 2 + CH 3 F −→ CH 4 + CHF 3Isodesmische Reaktionen sind sehr gut geeignet, die Qualität einer Methode zu beurteilen.(Warum ist das so?) Fluorierte Methanderivate können sich ineinander über mehrereisodesmische Reaktionen umwandeln. Diese Moleküle und Reaktionen sind sowohl experimentellals auch theoretisch gut charakterisiert [1, 2].1. Untersuchen Sie die angegebenen Systeme mit der Dichtefunktionaltheorie.(a) Wählen Sie ein Funktional und eine Basis.


Friedrich-Schiller-Universität JenaInstitut für Physikalische ChemieBC 6.3.3 Theoretische ChemieComputerübungen 2012D. Bender(b) Führen Sie für alle Moleküle eine Geometrieoptimierung durch und notieren Siedie Nullpunktsenergien.(c) Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Länge der C−H- und C−F-Bindungenund der Zahl der Fluor- und Wasserstoffatome im Molekül?(d) Wiederholen Sie diese Schritte für weitere Funktionale und Basissätze und vergleichenSie die Resultate. Teilen Sie diese Arbeiten untereinander auf.(e) Erkennen Sie einen Trend für Mulliken-Ladungen, Ionisierungspotentiale (Koopmans-Theorem) oder Dipolmomente?2. Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit bekannten Ergebnissen (Netz, Literatur).Experimentelle Daten [1, 2]r(C−H) r(C−F) IP / eV µ / DebyeCH 4 1.092 12.51 0.00CH 3 F 1.100 1.383 13.31 1.86CH 2 F 2 1.078 1.357 13.17 1.97CHF 3 1.098 1.332 14.46 1.65CF 4 1.319 16.25 0.00Tabelle 1: Bindungslängen, Ionisierungsenergien, Dipolmomente∆H/ kcalmol∆ZPE/ kcalmolCH 4 + CF 4 −→ 2CH 2 F 2 24.5 2.4CH 4 + CF 4 −→ CHF 3 + CH 3 F 17.3 1.8CH 4 + CH 2 F 2 −→ 2 CH 3 F 12.5 0.6CH 3 F + CHF 3 −→ 2 CH 2 F 2 7.2 0.6CH 2 F 2 + CF 4 −→ 2 CHF 3 -2.4 0.6CH 2 F 2 + CH 3 F −→ CH 4 + CHF 3 -19.9 -1.2Tabelle 2: ReaktionsenthalpienLiteratur[1] D. A. Dixon, The Journal of Physical Chemistry 92, 86 (1988).[2] J. A. G. F. E. W. P. J. David A. Dixon, Benchmark and testing of the local densityfunctional method for moleculra systems, in Density functional methods in chemistry,edited by J. K. Labanowski and J. Andzelm, Springer-Verlag, New York, 1991.[3] F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, John Wiley and Sons Ltd, 1998.

Weitere Magazine dieses Users
Ähnliche Magazine