Nghiên cứu liên kết hydro và độ bền phức CH3CHZ∙∙∙NH2O Z O S Se Te N 1 2 3 bằng hóa học lượng tử

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

MỞ ĐẦU

0.1. Lý do chọn đề tài

0.2. Tổng quan tài liệu và tình hình nghiên cứu

0.3. Mục đích nghiên cứu

0.4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

0.5. Phương pháp nghiên cứu

0.6. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

0.7. Phương pháp tính toán hóa học lượng tử

0.8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

0.9. Cấu trúc luận văn

1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HÓA HỌC LƯỢNG TỬ

1.1. Phương trình Schrödinger

1.2. Sự gần đúng Born-Oppenheimer

1.3. Nguyên lý phản đối xứng hay nguyên lý loại trừ Pauli

1.4. Hàm sóng của hệ nhiều electron

1.5. Cấu hình và trạng thái spin electron

1.6. Bộ hàm cơ sở

1.7. Một số khái niệm về bộ hàm cơ sở

1.8. Phân loại bộ hàm cơ sở

1.9. Các phương pháp gần đúng hoá học lượng tử

1.9.1. Sự tính bán kinh nghiệm

1.9.2. Phương pháp Hartree–Fock và phương trình Roothaan

1.9.3. Phương pháp nhiễu loạn

1.9.4. Phương pháp tương tác cấu hình (Configuration Interaction – CI)

1.9.5. Phương pháp chùm tương tác CC (Coupled cluster)

1.9.6. Thuyết phiếm hàm mật độ (Density Functional Theory – DFT)

1.10. Orbital phân tử khu trú (LMO), orbital thích hợp (NO), orbital nguyên tử thích hợp (NAO) và orbital liên kết thích hợp (NBO)

1.10.1. Orbital phân tử khu trú

1.10.2. Orbital thích hợp, orbital nguyên tử thích hợp và orbital liên kết thích hợp

1.11. Sai số do chồng chất bộ cơ sở (BSSE)

1.12. Thuyết nhiễu loạn phù hợp đối xứng (Symmetry Adapted Perturbation Theory - SAPT)

2. CHƯƠNG 2: LIÊN KẾT HYDRO VÀ HỆ CHẤT NGHIÊN CỨU

2.1. Liên kết hydro

2.2. Khái niệm và phân loại liên kết hydro

2.3. Tầm quan trọng của liên kết hydro

2.4. Liên kết hydro chuyển dời đỏ (Red-shifting hydrogen bond) và liên kết hydro chuyển dời xanh (Blue-shifting hydrogen bond)

2.5. Phương pháp thực nghiệm và lý thuyết nghiên cứu liên kết hydro

2.6. Hệ chất nghiên cứu

2.6.1. Giới thiệu chung hệ chất nghiên cứu

2.6.2. Phương pháp nghiên cứu

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Thông số hình học của các monomer

3.2. Tương tác của CH3CHZ với nH2O (Z=O, S, Se, Te; n=1, 2, 3)

3.3. Cấu trúc hình học và phân tích AIM

3.4. Năng lượng tương tác và năng lượng cộng kết

3.5. Phân tích SAPT2+

3.6. Phân tích NBO và NCIplot

3.7. Sự thay đổi độ dài, tần số dao động hóa trị của liên kết C–H, O–H khi phức hình thành

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI

I. Liên kết hydro và độ bền phức

Nghiên cứu tập trung vào liên kết hydro và độ bền phức trong các hệ phức CH3CHZ∙∙∙NH2O với Z = O, S, Se, Te và n = 1, 2, 3. Liên kết hydro là tương tác không cộng hóa trị quan trọng trong nhiều lĩnh vực như hóa học, sinh học và vật lý. Nghiên cứu này sử dụng hóa học lượng tử để phân tích cấu trúc và độ bền của các phức, đặc biệt là sự ảnh hưởng của các nguyên tố chalcogen (O, S, Se, Te) đến tính chất hóa học của phức. Các phức được hình thành từ tương tác giữa CH3CHZ và NH2O được phân tích chi tiết để xác định cấu trúc phân tử và tương tác phân tử.

1.1. Liên kết hydro trong phức CH3CHZ NH2O

Liên kết hydro trong các phức CH3CHZ∙∙∙NH2O được nghiên cứu thông qua mô hình lượng tử và phân tích hóa học. Các phức này được hình thành từ tương tác giữa nhóm CH3CHZ và phân tử NH2O, trong đó Z là các nguyên tố chalcogen. Nghiên cứu chỉ ra rằng liên kết hydro O–H∙∙∙Z (Z = O, S, Se, Te) đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định phức. Sự thay đổi của Z ảnh hưởng đến độ bền phức và tính chất hóa học của hệ phức.

1.2. Độ bền phức và tương tác phân tử

Độ bền phức được đánh giá thông qua tính toán lượng tử và phân tích AIM. Các phức CH3CHZ∙∙∙NH2O có độ bền khác nhau tùy thuộc vào nguyên tố Z. Kết quả cho thấy phức với Z = O có độ bền cao nhất, trong khi Z = Te có độ bền thấp nhất. Tương tác phân tử giữa CH3CHZ và NH2O được phân tích chi tiết, cho thấy sự đóng góp của liên kết hydro và tương tác siêu liên hợp đến độ bền phức.

II. Phương pháp hóa học lượng tử

Nghiên cứu sử dụng hóa học lượng tử để phân tích cấu trúc phân tử và tính chất hóa học của các phức CH3CHZ∙∙∙NH2O. Các phương pháp tính toán bao gồm thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) và phương pháp nhiễu loạn Moller-Plesset (MP2). Các kết quả tính toán được so sánh với dữ liệu thực nghiệm để đảm bảo độ chính xác. Nghiên cứu cũng sử dụng phân tích AIM để xác định các điểm tới hạn liên kết và phân tích NBO để đánh giá sự chuyển mật độ electron trong phức.

2.1. Tính toán lượng tử và mô hình hóa

Tính toán lượng tử được thực hiện bằng các phương pháp DFT và MP2 để xác định cấu trúc phân tử và năng lượng tương tác của các phức. Mô hình lượng tử được sử dụng để mô phỏng tương tác phân tử và liên kết hydro trong phức. Kết quả tính toán cho thấy sự ảnh hưởng của nguyên tố Z đến độ bền phức và tính chất hóa học của hệ phức.

2.2. Phân tích AIM và NBO

Phân tích AIM được sử dụng để xác định các điểm tới hạn liên kết và phân tích NBO để đánh giá sự chuyển mật độ electron trong phức. Kết quả cho thấy liên kết hydro O–H∙∙∙Z (Z = O, S, Se, Te) đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định phức. Phân tích NBO cũng chỉ ra sự đóng góp của tương tác siêu liên hợp đến độ bền phức.

III. Ứng dụng và ý nghĩa thực tiễn

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu rõ bản chất liên kết hydro và độ bền phức trong các hệ phức CH3CHZ∙∙∙NH2O. Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong các lĩnh vực như hóa học vô cơ, hóa học lý thuyết và sinh học. Nghiên cứu cũng cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc thiết kế các hợp chất mới với tính chất hóa học đặc biệt.

3.1. Ứng dụng trong hóa học vô cơ

Kết quả nghiên cứu có thể được ứng dụng trong hóa học vô cơ để thiết kế các hợp chất mới với tính chất hóa học đặc biệt. Nghiên cứu cũng cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc hiểu rõ tương tác phân tử và liên kết hydro trong các hệ phức.

3.2. Ý nghĩa trong hóa học lý thuyết

Nghiên cứu này có ý nghĩa quan trọng trong hóa học lý thuyết, cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc phân tích cấu trúc phân tử và tính chất hóa học của các phức. Kết quả nghiên cứu cũng góp phần làm sáng tỏ bản chất liên kết hydro và độ bền phức trong các hệ phức.

Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu liên kết hydro và độ bền các phức CH3CHZ∙∙∙NH2O Z O S Se Te N 1 2 3