Bằng phương pháp PM7, tối ưu hóa cấu trúc của phân tử

Giải Chuyên đề Hóa học 10 Bài 10: Tính tham số cấu trúc và năng lượng

Bài 3 trang 68 Chuyên đề Hóa học 10: a) Bằng phương pháp PM7, tối ưu hóa cấu trúc của phân tử CH₄, C₄H₁₀.

Bằng phương pháp PM7, tối ưu hóa cấu trúc của phân tử, đưa ra kết luận. Biết giá trị thực nghiệm của phân tử CH₄ và C₄H₁₀ lần lượt là -74,8 kJ/mol và -126,00 kJ/mol

b) Sử dụng kết quả tính toán ở trên để xác định quy luật biến đổi giá trị nhiệt tạo thành của phân tử trong các dãy chất: CH₄, C₂H₆, C₃H₈ và C₄H₁₀.

Lời giải:

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: CH4.mop (save as file chọn MOPAC Z Maxtrix).

Bước 3: Nhấp chuột phải lên file HF.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 CH4.mop, chương trình sẽ chạy và cho 2 file mới xuất hiện là CH4.out và CH4.arc. Nếu không thấy kết quả thì nhấn chuột phải lên file CH4.mop → open with MOPAC2016 nằm trong thư mục D:\MOPAC2016

Bước 5: Xem xét dữ liệu xuất ở file CH4.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)

- 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 C₄H₁₀

+ Kết quả nhiệt tạo thành :

+ Tổng năng lượng phân tử:

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

- Các giá trị tính toán bằng phần mềm MOPAC gần đúng với các giá trị thực nghiệm. Điều đó cho thấy việc tính toán bằng phần mềm MOPAC cho kết quả chính xác cao.

b) - Đối với C₂H₆

+ Kết quả nhiệt tạo thành:

+ Tổng năng lượng phân tử:

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

- Đối với C₃H₈

+ Kết quả nhiệt tạo thành:

+ Tổng năng lượng phân tử:

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

- Quy luật biến đổi giá trị nhiệt tạo thành

Giá trị nhiệt tạo thành giảm dần theo dãy C₄H₁₀ > C₃H₈ > C₂H₆ > CH₄

Giải thích:

Nhiệt tạo thành càng âm thì hợp chất càng bền. Các hydrocarbon trên đều chỉ chứa liên kết xích ma, bên cạnh đó số lượng liên kết C-H giảm dần theo dãy C₄H₁₀; C₃H₈; C₂H₆; CH₄

⇒ Năng lượng cần để phá vỡ các liên kết giảm dần

⇒ Giá trị nhiệt tạo thành giảm dần.

Xem thêm lời giải bài tập Chuyên đề học tập Hóa học 10 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

• Câu hỏi 1 trang 63 Chuyên đề Hóa học 10: Hãy tìm hiểu thêm những ưu điểm của Hóa học tính toán khi ứng dụng để tối ưu hóa các quá trình hóa học phức tạp....

• Câu hỏi 2 trang 65 Chuyên đề Hóa học 10: Thực hiện nhập dữ liệu như hướng dẫn cho phân tử C₂H₆ (ethane)....

• Câu hỏi 3 trang 66 Chuyên đề Hóa học 10: Từ kết quả nhiệt tạo thành của phân tử H₂O. So sánh với giá trị thực nghiệm, đưa ra kết luận (Giá trị thực nghiệm của phân tử H₂O(g) là – 241,8 kJ/mol)....

• Câu hỏi 4 trang 66 Chuyên đề Hóa học 10: Từ kết quả độ dài liên kết O-H và góc liên kết H-O-H trong phân tử H₂O, so sánh với giá trị thực nghiệm, đưa ra nhận xét ....

• Luyện tập trang 66 Chuyên đề Hóa học 10: Thực hành tạo file dữ liệu....

• Câu hỏi 5 trang 67 Chuyên đề Hóa học 10: Sử dụng dữ “Output” của phân tử C₂H₆, C₃H₈, xem và so sánh dữ liệu năng lượng của các phân tử với giá trị thực nghiệm....

• Câu hỏi 6 trang 67 Chuyên đề Hóa học 10: Thực hiện các bước hiển thị các tham số cấu trúc: độ dài các liên kết và góc liên kết của của phân tử C₂H₆, C₃H₈....

• Luyện tập trang 67 Chuyên đề Hóa học 10: Từ kết quả của các giá trị về năng lượng phân tử, độ dài các liên kết và góc liên kết của phân tử C₂H₆, C₃H₈ so sánh và nhận xét xu hướng thay đổi các kết quả thu được....

• Bài 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....

• Bài 2 trang 68 Chuyên đề Hóa học 10: Tối ưu hóa cấu trúc của phân tử và tính độ dài các liên kết H-X (Với X là F, Cl, Br, I)....

Xem thêm các tài liệu học tốt lớp 10 hay khác:

• Giải Chuyên đề Hóa học 10 Kết nối tri thức
• Giải Chuyên đề Hóa học 10 Chân trời sáng tạo
• Giải Chuyên đề Hóa học 10 Cánh diều
• Giải lớp 10 Kết nối tri thức (các môn học)
• Giải lớp 10 Chân trời sáng tạo (các môn học)
• Giải lớp 10 Cánh diều (các môn học)

---