Электронные спектры

Тема: «Электронные спектры»

Задание:

Рассчитайте оптимальную геометрическую структуру  молекулы методом PM3 и изобразите энергетическую диаграмму. При найденной геометрии основного состояния проведите расчет конфигурационного взаимодействия однократно возбужденных состояний молекулы. Количество конфигураций укажите либо числом, либо через количество занятых и количество свободных МО, учитываемых при конфигурационном взаимодействии: 1 и 1, 2 и 2, 3 и 3, 4 и 4, 5 и 5, 10 и 10 (если возможно). Смоделируйте межмолекулярное взаимодействие молекулы сульфида с растворителем и попытайтесь объяснить характер изменения спектра при этом. Для этого сначала рассчитайте молекулу растворителя с оптимизацией геометрии. Проверьте ее теоретический спектр в данной области. Затем рассчитайте комплекс из двух молекул: хромофора и растворителя. Определите энергию комплексообразования. Рассчитайте электронный спектр комплекса. В какую сторону наблюдается сдвиг наиболее длинноволновой полосы хромофора? Сделайте выводы о возможностях квантовохимических методов и используемых приближений для расчета спектров. 

Выполнено ________________  ________________

                      (дата выполнения)    (подпись  студента)

Защищено _______________  _____________________

                         (дата защиты)     (подпись  преподавателя) 

Цель  работы: рассчитать электронный спектр поглощения многоатомной молекулы. Оценить возможности квантовохимических методов при расчете электронного спектра. 

Решаемые  задачи: приобрести навыки расчета и определения электронного спектра поглощения многоатомной молекулы. Уяснить основные понятия и отличия используемого метода.

Основные  теоретические положения  и формулы:

Расчеты электронных спектров поглощения молекул: приближение виртуальных орбиталей, приближение конфигурационного взаимодействия виртуальных орбиталей, прямой метод ССП.

Теоретические и экспериментальные характеристики интенсивности полос поглощения в электронных спектрах.

Характерные черты  электронных спектров поглощения диалкилсульфидов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Результаты  и обсуждение полученных данных 

Молекула  диметилсульфида, рассчитанная методом  PM3 с оптимальной геометрической структурой имеет вид: 
 

E_tot = -18,9662 а.е.

E_b = -1,16626 а.е. 

Конфигурационное 1-1 взаимодействие: 

Конфигурационное 2-2 взаимодействие: 

Конфигурационное 3-3 взаимодействие: 

Конфигурационное 4-4 взаимодействие: 

Конфигурационное 5-5 взаимодействие: 

Молекула растворителя, рассчитанная методом PM3 с оптимальной геометрической структурой имеет вид: 

E_tot = -39,6084 а.е.

E_b = -3,30748 а.е. 
 
 
 
 

Конфигурационное 5-5 взаимодействие: 

Сравним спектры  диметилсульфида и гептана: 

Диметилсульфид 5-5: 

Гептан 5-5: 

Спектр  гептана сдвигается в сторону от спектра диметилсульфида и не мешает его нахождению. Иными словами спектр гептана не перекрывается со спектром диметилсульфида,  значит, растворитель можно считать оптически чистым.  
 
 
 

Молекула комплекса, рассчитанная методом PM3 с оптимальной геометрической структурой имеет вид: 

E_tot = -58,5781 а.е.

E_b = -4,47727 а.е. 

Конфигурационное 5-5 взаимодействие: 

E_с = -58,5781 – ((-18,9662) + (-39,6084)) = -0,0035 а.е. 

Вывод: в данной лабораторной работе был  рассчитан электронный спектр диметилсульфида, гептана и комплекса. Было установлено, что растворитель является оптически чистым. Была рассчитана энергия комплексообразования. Исходя из результатов расчета можно сказать, что метод PM3 менее правильно описывает электронные спектры поглощения, но этим методом можно доказать, что гептан применяется в качестве растворителя для диметилсульфида и на спектры поглощения не оказывает влияния.