Tối ưu hóa cấu trúc của phân tử và tính nhiệt tạo thành của phân tử, độ dài các liên kết

Giải Chuyên đề Hóa 10 Chân trời sáng tạo Bài 10: Tính tham số cấu trúc và năng lượng

Bài tập 1 trang 68 Chuyên đề Hóa học 10: Tối ưu hóa cấu trúc của phân tử và tính nhiệt tạo thành của phân tử, độ dài các liên kết và góc liên kết của các phân tử bằng phương pháp PM7. Xác định quy luật biến đổi các giá trị trong dãy các chất sau:

a) Cl₂, Br₂ và I₂.

b) CH₄, NH₃, H₂O

Trả lời:

Phương pháp tính toán bằng phần mềm MOPAC:

Bước 1: Vẽ công thức phân tử bằng phần mềm ChemSketch. Sau khi vẽ xong chọn Tool, chọn 3D Optimization. Sau đó chọn nút 3D Viewer để nhận được cấu trúc 3D của phân tử

Bước 2: Trong 3D viewer vào menu file, chọn Save as, đặt tên file ví dụ: Cl2.mop (save as file chọn MOPAC Z Maxtrix).

Bước 3: Nhấp chuột phải lên file Cl2.mop → Open with Notepad → Thêm lệnh OPT ENPART (Xác định cấu trúc và năng lượng). Sau đó lưu lại.

Bước 4: Nhấp đúp chuột trái lên file Cl2.mop, chương trình sẽ chạy và cho 2 file mới xuất hiện là Cl2.out và Cl2.arc. Nếu không thấy kết quả thì nhấn chuột phải lên file Cl2.mop → open with MOPAC2016 nằm trong thư mục D:\MOPAC2016

Bước 5: Xem xét dữ liệu xuất ở file Cl2.out bằng notepad.

Bước 6: Diễn giải dữ liệu xuất

Phần kết quả:

Kết quả cho biết nhiệt tạo thành (FINAL HEAT OF FORMATION)

Tổng năng lượng phân tử (ETOT (EONE + ETWO))

Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

b) - Đối với Cl₂

+ Kết quả nhiệt tạo thành của Cl₂:

+ Tổng năng lượng phân tử:

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

- Đối với Br₂:

+ Kết quả nhiệt tạo thành của Br₂:

+ Tổng năng lượng phân tử:

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

- Đối với I₂

+ Kết quả nhiệt tạo thành của I₂:

+ Tổng năng lượng phân tử:

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

- Xác định quy luật biến đổi trong dãy Cl₂, Br₂, I₂:

+ Kết quả nhiệt tạo thành tăng dần từ Cl₂ đến I₂ ⇒ Độ bền của các liên kết giảm dần từ Cl₂ đến I₂

+ Độ dài liên kết tăng dần từ Cl₂ đến I₂ do bán kính nguyên tử tăng dần nên khoảng cách giữa hai hạt nhân tăng dần.

b) Đối với CH₄:

+ Kết quả nhiệt tạo thành của CH₄:

+ Tổng năng lượng phân tử:

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

- Đối với NH₃

+ Kết quả nhiệt tạo thành của NH₃:

+ Tổng năng lượng phân tử:

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

- Đối với H₂O

+ Kết quả nhiệt tạo thành của H₂O

+ Tổng năng lượng phân tử:

+ Độ dài liên kết (BOND LENGTH) và góc liên kết (BOND ENGLE)

- Xác định quy luật biến đổi trong dãy CH₄, NH₃, H₂O

+ Kết quả nhiệt tạo thành giảm theo dãy H₂O > CH₄ > NH₃