Nghiên cứu liên kết hydrogen Csp2-H∙∙∙Z trong các dimer RCHZ∙∙∙RCHZ (R= H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z=O, S, Se, Te) bằng phương pháp hóa học lượng tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

BÙI NHẬT TÙNG

NGHIÊN CỨU LIÊN KẾT HYDROGEN Csp2-H∙∙∙Z TRONG CÁC

DIMER RCHZ∙∙∙RCHZ (R= H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z=O, S, Se, Te)

BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA HỌC LƢỢNG TỬ

LUẬN VĂN THẠC SĨ HOÁ HỌC

Bình Định – Năm 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN

BÙI NHẬT TÙNG

NGHIÊN CỨU LIÊN KẾT HYDROGEN Csp2-H∙∙∙Z TRONG CÁC

DIMER RCHZ∙∙∙RCHZ (R= H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z=O, S, Se, Te)

BẰNG PHƢƠNG PHÁP HÓA HỌC LƢỢNG TỬ

Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và hóa lý

Mã số: 8440119

Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS. NGUYỄN TIẾN TRUNG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn này là do tôi thực hiện. Các số liệu, kết quả

trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong các công trình khoa

học khác. Việc tham khảo các nguồn tài liệu được trích dẫn và ghi nguồn theo

đúng quy định.

Học viên

BÙI NHẬT TÙNG

LỜI CẢM ƠN

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin gửi lời cảm ơn đến PGS.

TS. Nguyễn Tiến Trung, người thầy luôn tận tình chỉ dạy, hướng dẫn và giúp

đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn này.

Ngoài ra, tôi xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, chia sẻ và giúp đỡ của

PGS. TS. Vũ Thị Ngân và TS. Trần Ngọc Trí trong suốt quá trình nghiên cứu

và hoàn thiện luận văn của mình tại Phòng Thí nghiệm Hóa học tính toán và

mô phỏng.

Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ThS. Nguyễn Trường An và các anh

chị trong Phòng Thí nghiệm Hóa học tính toán và mô phỏng – Trường Đại

học Quy Nhơn đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập

tại đây.

Tôi cũng xin trân trọng cảm ơn các Thầy Cô Khoa Khoa học Tự nhiên –

trường Đại học Quy Nhơn đã tận tình truyền dạy, trang bị kiến thức khoa học

ý nghĩa để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn của mình.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh

động viên và tạo điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp

này.

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................

LỜI CẢM ƠN..............................................................................................................

MỤC LỤC....................................................................................................................

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.................................................

DANH MỤC CÁC BẢNG ..........................................................................................

DANH MỤC HÌNH VẼ ..............................................................................................

MỞ ĐẦU ...............................................................................................................- 1 -

1. Lý do chọn đề tài ..............................................................................................- 1 -

2.Tổng quan tài liệu và tình hình nghiên cứu đề tài .........................................- 2 -

3. Mục đích nghiên cứu........................................................................................- 4 -

4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu...................................................................- 4 -

5. Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................- 4 -

5.1. Nghiên cứu cơ sở lý thuyết..............................................................................- 4 -

5.2. Phương pháp tính............................................................................................- 5 -

6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.........................................................................- 5 -

7. Cấu trúc luận văn.............................................................................................- 5 -

CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ THUYẾT HÓA HỌC LƢỢNG TỬ..........................- 7 -

1.1. Phƣơng trình Schrödinger ...........................................................................- 7 -

1.2. Sự gần đúng Born–Oppenheimer. Nguyên lí không phân biệt các hạt đồng

nhất........................................................................................................................- 9 -

1.2.1. Sự gần đúng Born–Oppenheimer.................................................................- 9 -

1.2.2. Nguyên lí không phân biệt các hạt đồng nhất..............................................- 9 -

1.3. Nguyên lí phản đối xứng hay nguyên lý loại trừ Pauli ............................- 10 -

1.4. Hàm sóng của hệ nhiều electron ................................................................- 10 -

1.5. Cấu hình electron và trạng thái hệ nhiều electron...................................- 11 -

1.6. Bộ hàm cơ sở................................................................................................- 12 -

1.6.1. Orbital kiểu Slater và Gaussian.................................................................- 12 -

1.6.2. Một số khái niệm về bộ hàm cơ sở.............................................................- 13 -

1.6.3. Phân loại bộ hàm cơ sở..............................................................................- 13 -

1.7. Các phƣơng pháp gần đúng hoá học lƣợng tử .........................................- 14 -

1.7.1. Phương pháp bán kinh nghiệm ..................................................................- 14 -

1.7.2. Phương pháp Hartree–Fock và phương trình Roothaan...........................- 15 -

1.7.3. Phương pháp nhiễu loạn Møller-Plesset (MPn)........................................- 17 -

1.7.4. Phương pháp chùm tương tác (Coupled-Cluster-CC)...............................- 19 -

1.7.5. Thuyết phiếm hàm mật độ (Density Functional Theory-DFT) ..................- 20 -

1.8. Thuyết AIM .................................................................................................- 22 -

1.9. Orbital phân tử khu trú (LMO), orbital thích hợp (NO), orbital nguyên tử

thích hợp (NAO) và orbital liên kết thích hợp (NBO)....................................- 24 -

1.9.1. Orbital phân tử khu trú (LMO)..................................................................- 24 -

1.9.2. Orbital thích hợp (NO), orbital nguyên tử thích hợp (NAO) và orbital liên kết

thích hợp (NBO)...................................................................................................- 24 -

1.10. Sai số do chồng chất bộ cơ sở (BSSE)......................................................- 26 -

CHƢƠNG 2. KHÁI QUÁT VỀ LIÊN KẾT HYDROGEN VÀ HỆ CHẤT

NGHIÊN CỨU....................................................................................................- 27 -

2.1. Liên kết hydrogen .......................................................................................- 27 -

2.1.1 Khái niệm và phân loại liên kết hydrogen ..................................................- 27 -

2.1.2. Tầm quan trọng của liên kết hydrogen ......................................................- 28 -

2.1.3. Liên kết hydrogen chuyển dời đỏ (Red–Shifting Hydrogen Bond) và liên kết

hydrogen chuyển dời xanh (Blue–Shifting Hydrogen Bond) ...............................- 29 -

2.2. Phƣơng pháp thực nghiệm và lý thuyết nghiên cứu liên kết hydrogen .- 30 -

2.2.1. Phương pháp thực nghiệm .........................................................................- 30 -

2.2.2. Phương pháp lý thuyết ...............................................................................- 31 -

2.3. Hệ chất nghiên cứu......................................................................................- 32 -

2.3.1. Giới thiệu chung hệ chất nghiên cứu .........................................................- 32 -

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................- 33 -

CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................- 35 -

3.1. Cấu trúc hình học của các monomer RCHZ (R = H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z

= O, S, Se, Te) .....................................................................................................- 35 -

3.2. Tƣơng tác giữa RCHZ với RCHZ (R = H, F, Cl, Br, CH3, NH2; Z = O, S,

Se, Te)..................................................................................................................- 38 -

3.2.1 Cấu trúc hình học và phân tích AIM...........................................................- 38 -

3.2.2 Năng lượng tương tác .................................................................................- 48 -

3.2.3. Sự thay đổi độ dài liên kết và tần số dao động hóa trị của các liên kết

hydrogen Csp2–H∙∙∙Z .............................................................................................- 50 -

KẾT LUẬN.........................................................................................................- 54 -

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................-56-