Семестровая основы квантово-химического анализа. Сема окха. Реакция взаимодействия метана с молекулой хлора
 Скачать 1.86 Mb.
|
|
Презентация на тему: «Реакция взаимодействия метана с молекулой хлора» Выполнила: ст.гр.ХТ-341 Топилина С.В Кафедра:ТВВМ Механизм реакцииОсновная реакция взаимодействия: CH4+CI2=CH3CI+HCI Первая стадия инициирования цепи: CI2=CIo+ CIo Вторая стадия роста цепи: CIo+CH4=HCI+CH3o Третья стадия роста цепи: CH3+CI2=CH3CI+CIo Простейший по составу предельный углеводород, при нормальных условиях бесцветный газ без вкуса и запаха. Малорастворим в воде, почти в два раза легче воздуха. Метан нетоксичен, но при высокой концентрации в воздухе обладает слабым наркотическим действием (ПДК 7000 мг/м3). Физико-химические свойства метана Применение метана и его производных Метан используется чаще всего в качестве топлива. Хлорметан- используется в качестве хладагента в холодильных установках. Тетрахлорметан (хлороформ)- используется в медицине. Дихлорметан, трихлорметан и тетраметан используются в качестве растворителей. Хлор – зеленовато желтый газ с резким удушающим запахом. Плохо растворяется в воде, хорошо – в некоторых органических растворителях. В практических условиях растворимость хлора в воде незначительна и составляет 3 кг на 1 т воды. Физико-химические свойства хлора Применение хлора Чаще всего хлор используют при производстве различного вида пластикатов, поливинилхлорида и синтетического каучука. Применяют хлор в качестве отбеливателя, в качестве вещества для защиты растений от насекомых, обеззараживания воды и так далее. Применяется хлор в медицине, в пищевой и химической промышленности. Выбор базиса. Погрешность расчётаЗдесь указывается имя Здесь указывается имя Оптимизированная молекула метана Оптимизированная молекула 1-хлорметана Анализируя полученные данные со справочными и получив проценты относительной погрешности, приходим к выводу о том, что наиболее точным базисным набором оказался 6-13G**, поскольку значения, полученные с его помощью, имеют меньшее расхождение с экспериментально полученными данными. Общий процент ошибки расширенным набором составлял где-то 2,182%, а минимальным набором 2,945%. Поэтому далее в расчётах будем использовать базисный набор 6-13G**. Работу по исследованию молекул реакции следует начать с их построения в программе и оптимизации. Оптимизацию геометрии молекул проводим неэмпирическим методом Аb-initio (STO-3G; 6-31G**). Расчёт энергии активаций основной реакции и каждой стадии. Построение графиков изменения энергии.Выгоднее будет реакция при которой при минимальных затратах, в данном случае энергетических- будет быстрее получаться требуемое вещество. Основная реакция взаимодействия метана с хлором по энергии активации равная Еа=59 ккал/моль почти сходится с суммой активации всех стадий Еа стадий=57,1. Таким образом, энергетически выгоднее стадия образования хлористого метила в стадии взаимодействия радикала метила с молекулой хлора. В ходе реакции взаимодействия метана с хлором может образовываться два продукта реакции. Однако образование хлористого метила (Еа=11,1 ккал/моль), выгоднее чем образование радикала метила, который в дальнейшем вступит в реакцию с хлором и образует хлористый метил (Еа=33 ккал/моль), так как нужно затратить меньшее количество энергии. Оценка химических свойств по значениям МОС помощью полученных величин энергий наивысшей занятой электроном молекулярной орбитали (Ehomo) и низшей незанятой электроном молекулярной орбитали (Elumo) можно проанализировать молекулы с точки зрения донорно-акцепторных свойств. В выбранной реакции у молекулы метана энергия электрона на LUMO-орбитали положительна, а, следовательно, пребывание электрона на ней энергетически невыгодно, т.е., попав на нее при возбуждении, электрон может покинуть молекулу. Таким образом, молекула является донором электронов. |