130 likes | 275 Views
A metán - hidrát szerkezetvizsgálata és NMR spektrumának modellezése sűrűségfunkcionál módszerrel. Terleczky Péter Témavezető: Dr. Nyulászi László. Irodalmi áttekintés. Az első felfedezett klatrátvegyület: a klór-hidrát. Sir Humphrey Davy, Michael Faraday, 1811
E N D
A metán - hidrát szerkezetvizsgálata és NMR spektrumának modellezése sűrűségfunkcionál módszerrel Terleczky Péter Témavezető: Dr. Nyulászi László
Irodalmiáttekintés Az első felfedezett klatrátvegyület: a klór-hidrát Sir Humphrey Davy, Michael Faraday, 1811 1823Transactions of the Royal Society of London Villard, P.:Compt. Rend. (1888), 106,1602. Cl2.8 H2O A metán-hidrát vizsgálata Roberts, O. L.; Brownscombe, E. R.; Howe, L. S.: The Oil and Gas Journal 39, (30),37 (1940). Berecz, E.; Balla, A., M.: Gázhidrátok, 1980, 166, Akadémiai kiadó, Budapest Kölcsönhatás a metán és egy vízmolekula között gáz fázisban Novoa, J. J.; Tarron, B.; Whangbo, M.; Williams, J. M. : Journal of Chemical Physics, 1991 Vol. 95, No. 7,5179
Irodalmi áttekintés - korábbi szerkezetvizsgálatok Szerkezetvizsgálat Monte - Carlo szimulációval Swaminathan, S.; Harrison, S. W.; Beveridge, D. L.: Journal of the American Chemical Society: 1978, Vol 100, No. 18,5705 Molekuladinamikai vizsgálatok Guo, G.; Zhang, Y.; Liu, H.: Journal of Physical Chemistry C: 2007, Vol 111 (6),2595-2606 Galashev, A. E.; Chukanov, V. N.; Novruzov, A.N.; Novruzova, O. A.: High Temperature: 2006, Vol 44, No. 3,364-372 A metán-hidrát C13 MAS - NMR vizsgálata Steven F. Dec, Kristin E. Bowler, Laura L. Stadterman, Carolyn A. Koh, and E. Dendy Sloan, Jr.: Journal of the. American. Chemical Society. 2006, 128,414-415
A számításos kémia kínálta lehetőségek Oldószermodellek Implicit modellek Born, M.Z.: Physik 1920, 1, 45; Onsager, L.: Journal of the American Chemical Society.: 1936,58,1486 Cramer, C. J. ; Truhlar, D. G.:Chemical Reviews, 1999, Vol 99. No. 8 , 2161-2200 Kis méretű explicit modellek Ruckenstein, E.; Shulgin, I. L.; Tilson J. L.:Journal of Physical Chemistry A, 2003, 107, 2289-2295 Kémiai eltolódás számítás Számítási szint: B3LYP/6-31+G*
A klatrátburok felépítése Lineáris, vagy közel lineáris O-H….O kötésszögek Egy oxigénatom körül tetraéderes H-O-H kötésszögek Négy-, öt-, és hatszögekből felépített szerkezet Fanourgakis, G., S.; Apra, E.; Xantheas, S., S.: Journal of ChemicalPhysics: 2004, Vol 121, No.6., 2655
A meghatározott szabályos és rácshibás klatrátszerkezetek CH4.24H2O CH4.20H2O CH4.19H2O CH4.21H2O CH4.23H2O CH4.25H2O
A vizsgált szerkezetek relatív stabilitása Képződési energia (H2O)n+CH4→(CH4)(H2O)n Kicserélődási energia (CH4)(H2O)n+H2O→(H2O)n+1+CH4
A mért és a számított NMR spektrumok B3LYP/IGLOIII B3LYP/IGLOII Steven F. Dec, Kristin E. Bowler, Laura L. Stadterman,Carolyn A. Koh, and E. Dendy Sloan, Jr.:Journal of the. American. Chemical Society. 2006, 128,414-415
Összefoglalás, további célok A metán - hidrát lehetséges szerkezeteinek meghatározása A relatív stabilitás kérdése Kémiai eltolódás számítások és összevetésük a mért NMR spektrummal Második szolvatációs héj szerepe
Különböző burokgeometriák összehasonlítása Példa: a CH4.(H2O)20 Rel. 0 +5,4 kcal/mol +7,7 kcal/mol