Ćwiczenie 3. Spektroskopia elektronowa. Etylen. Trypletowe przejścia elektronowe *

Podobne dokumenty
Modelowanie molekularne

Teoria Orbitali Molekularnych. tworzenie wiązań chemicznych

Ćwiczenie 5 Protonowanie wody. Różnice w widmie wibracyjnym między H 3 O + i H 2 O. Wyznaczanie widma Ramana wody

Ćwiczenie 5. Wyznaczanie widm IR i Ramana formaldehydu oraz obliczenia za pomocą pakietu Gaussian 03W

Elementy chemii obliczeniowej i bioinformatyki Zagadnienia na egzamin

Ćwiczenie nr 2 Komputerowe modelowanie cząsteczek związków chemicznych przy uŝyciu programu HyperChem Lite

- parametry geometryczne badanego związku: współrzędne i typy atomów, ich masy, ładunki, prędkości początkowe itp. (w NAMD plik.

Geometria cząsteczek wieloatomowych. Hybrydyzacja orbitali atomowych.

Ćwiczenie # 1. Plik wejściowy dla czasteczki N 2. Omówienie elementów pliku wejściowego

3. Cząsteczki i wiązania

Ćwiczenia # 8: Reakcje rodnikowe Kopolimeryzacja germylenu i chinonu

1 i 2. Struktura elektronowa atomów, tworzenie wiązań chemicznych

Rozwój i zastosowanie wieloreferencyjnych metod sprzężonych klasterów w opisie stanów podstawowych i wzbudzonych układów atomowych i molekularnych

Modelowanie molekularne

Wyznaczanie krzywych energii potencjalnej dla wybranych cząsteczek dwuatomowych

METODY SPEKTROSKOPOWE II. UV-VIS od teorii do praktyki Jakub Grynda Katedra Technologii Leków i Biochemii

Spektroskopia molekularna. Spektroskopia w podczerwieni

że w wyniku pomiaru zmiennej dynamicznej A, której odpowiada operator αˆ otrzymana zostanie wartość 2.41?

II.3 Atom helu i zakaz Pauliego. Atomy wieloelektronowe. Układ okresowy

III.1 Atom helu i zakaz Pauliego. Atomy wieloelektronowe. Układ okresowy

Ćwiczenie 4: Modelowanie reakcji chemicznych. Stan przejściowy.

1) Praca z generatorem define obliczenia SP

Struktura elektronowa σ-kompleksu benzenu z centrum aktywnym Fe IV O cytochromu P450

Cel ćwiczenia: Celem ćwiczenia jest zapoznanie z właściwościami optycznymi tkanek i wybranych chromoforów.

Notatki do wyk ladu IV (z )

WYZNACZANIE ODLEGŁOŚCI KRYTYCZNEJ POMIĘDZY CZĄSTECZKAMI DONORA I AKCEPTORA W PROCESIE REZONANSOWEGO PRZENIESIENIA ENERGII (FRET)

RJC. Wiązania Chemiczne & Slides 1 to 39

ANALITYKA W KONTROLI JAKOŚCI

Modelowanie molekularne

PRACOWNIA CHEMII. Wygaszanie fluorescencji (Fiz4)

Struktura elektronowa czasteczek. przybliżenie Borna-Oppenheimera. równania Schrödingera dla elektronów przy ustalonym po lożeniu jader

c) prawdopodobieństwo znalezienia cząstki między x=1.0 a x=1.5 jest równe

3. Cząsteczki i wiązania

TEORIA ORBITALI MOLEKULARNYCH (MO) dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

Ćw. 11 wersja testowa Wyznaczanie odległości krytycznej R 0 rezonansowego przeniesienia energii (FRET)

Różne typy wiązań mają ta sama przyczynę: energia powstającej stabilnej cząsteczki jest mniejsza niż sumaryczna energia tworzących ją, oddalonych

Metoda Hartree-Focka (Hartree ego-focka)

Podstawy chemii obliczeniowej

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Zadania powtórkowe do egzaminu maturalnego z chemii Wiązania chemiczne, budowa cząsteczek

SPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE

Wykład 5 Widmo rotacyjne dwuatomowego rotatora sztywnego

Orbitale typu σ i typu π

Spektroskopia Analiza rotacyjna widma cząsteczki N 2. Cel ćwiczenia: Wyznaczenie stałych rotacyjnych i odległości między atomami w cząsteczce N 2

KARTA PRZEDMIOTU. Informacje ogólne WYDZIAŁ MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZY. SZKOŁA NAUK ŚCISŁYCH UNIWERSYTET KARDYNAŁA STEFANA WYSZYŃSKIEGO W WARSZAWIE

SPEKTROSKOPIA IR I SPEKTROSKOPIA RAMANA JAKO METODY KOMPLEMENTARNE

CHEMIA KWANTOWA MONIKA MUSIA L METODA HÜCKLA. Ćwiczenia. mm

PRACOWNIA PODSTAW BIOFIZYKI

Spektroskopowe metody identyfikacji związków organicznych

Budowa atomu. Izotopy

Modelowanie molekularne

Atomy wieloelektronowe

b) Pierwiastek E tworzy tlenek o wzorze EO 2 i wodorek typu EH 4, a elektrony w jego atomie rozmieszczone są na dwóch powłokach elektronowych

Cząsteczki wieloatomowe - hybrydyzacja. Czy w oparciu o koncepcję orbitali molekularnych można wytłumaczyć budowę cząsteczek?

Cząsteczki. 1.Dlaczego atomy łącz. 2.Jak atomy łącz. 3.Co to jest wiązanie chemiczne? Jakie sąs. typy wiąza

Wykład 5: Cząsteczki dwuatomowe

Cząsteczki wieloatomowe - hybrydyzacja. Czy w oparciu o koncepcję orbitali molekularnych można wytłumaczyć budowę cząsteczek?

Kulka krąży wokół jądra po orbicie, o ustalonych parametrach, które mogą się zmieniać tylko skokowo, kiedy elektron przeskakuje na inną orbitę.

Notatki do wyk ladu V (z ) Metoda Hartree-Focka (Hartree ego-focka)

STRUKTURA ELEKTRONOWA CZA STECZEK: METODA ORBITALI MOLEKULARNYCH (MO) Ćwiczenia. Monika Musia l

Spektroskopia molekularna. Ćwiczenie nr 1. Widma absorpcyjne błękitu tymolowego

Spis treści. Przedmowa redaktora do wydania czwartego 11

Notatki do wyk ladu IV (z ) Metoda Hartree-Focka (Hartree ego-focka)

Ligand to cząsteczka albo jon, który związany jest z jonem albo atomem centralnym.

Spis treści. Metoda VSEPR. Reguły określania struktury cząsteczek. Ustalanie struktury przestrzennej

XI. REALIZACJA FIZYCZNA OBLICZEŃ KWANTOWYCH Janusz Adamowski

Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Wydział Matematyki, Fizyki i Chemii

Magnetyczny rezonans jądrowy

KARTA PRZEDMIOTU. Informacje ogólne WYDZIAŁ MATEMATYCZNO-PRZYRODNICZY. SZKOŁA NAUK ŚCISŁYCH UNIWERSYTET KARDYNAŁA STEFANA WYSZYŃSKIEGO W WARSZAWIE

Opis programu Konwersja MPF Spis treści

Stany atomu wieloelektronowego o określonej energii. być przypisywane elektrony w tym stanie atomu.

Wykład 16: Atomy wieloelektronowe

Atomy mają moment pędu

Piotr Wojciechowski DTP z elementami HTML. Modelowanie komputerowe

Monika Musia l. METODA MIESZANIA KONFIGURACJI Configuration Interaction (CI) (ujȩcie wyznacznikowe)

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

SPEKTROSKOPIA MOLEKULARNA 2015/16 nazwa przedmiotu SYLABUS A. Informacje ogólne

WYDZIAŁ CHEMICZNY Katedra Chemii Nieorganicznej. Nanotechnologia

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

struktura atomowa 9 grudnia 2016 struktura atomowa

WYKŁAD 3 CZĄSTECZKI WIELOATOMOWE ZWIĄZKI WĘGLA

Jan Drzymała ANALIZA INSTRUMENTALNA SPEKTROSKOPIA W ŚWIETLE WIDZIALNYM I PODCZERWONYM

Spektroskopia. Spotkanie pierwsze. Prowadzący: Dr Barbara Gil

Ćwiczenie 10 Temat: Własności tranzystora. Podstawowe własności tranzystora Cel ćwiczenia

Budowa atomu Poziom: rozszerzony Zadanie 1. (2 pkt.)

STEREOCHEMIA ORGANICZNA

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ

Spektroskopia magnetyczna

Wykład z Chemii Ogólnej

Budowa atomu w ujęciu mechaniki kwantowej.

LABORATORIUM PROCESÓW STOCHASTYCZNYCH

Dlaczego przewodzą? cz. II. W poprzednim tygodniu. W poprzednim tygodniu. sprzęŝ. ęŝonych?

Spektroskopia emisyjna. Fluorescencja i Fosforescencja

Liczby kwantowe n, l, m l = 0 l =1 l = 2 l = 3

Cz. I Materiał powtórzeniowy do sprawdzianu dla klas II LO - Wiązania chemiczne + przykładowe zadania i proponowane rozwiązania

FUNKCJA KWADRATOWA. Zad 1 Przedstaw funkcję kwadratową w postaci ogólnej. Postać ogólna funkcji kwadratowej to: y = ax + bx + c;(

Pendolinem z równaniami, nierównościami i układami

EFEKT SOLWATOCHROMOWY. WYZNACZANIE MOMENTU DIPOLOWEGO CZĄSTECZKI W STANIE WZBUDZONYM METODĄ SOLWATOCHROMOWĄ

ĆWICZENIE 1 WYZNACZANIE DŁUGOŚCI FALI ZA POMOCĄ SPEKTROSKOPU

Transkrypt:

Ćwiczenie 3 Spektroskopia elektronowa. Etylen. Trypletowe przejścia elektronowe * 1

Ćwiczenie 3 Spektroskopia elektronowa. Etylen. Trypletowe przejścia elektronowe * I. Narysuj etylen a) Wybierz Default Element (Build -> Default Element) b) Narysuj cząsteczkę etylenu 2

II. c) Przetransformuj rysunek do struktury 3D ( Build -> Model Build). Wykonaj optymalizację geometrii cząsteczki etylenu a) Wybierz funkcję bazy (Setup -> Ab Initio -> STO-3G), b) Upewnij się, że w menu Setup -> Ab Initio -> Options są ustawione następujące opcje: total charge = 0 multiplicity = 1 spin pairing = RHF Accelerate convergence = Yes Convergence limit = 0.0001 kcal/mol Configuration Interaction -> none c) Wykonaj obliczenia (Compute -> Geometry Optimization) stosując metodę Polack-Ribiere a i RMS gradient=0,01 d) Zapisz parametry opisujące geometrię etylenu: długość wiązania C=C, długość wiązania C-H, III. Oblicz energię na poziomie SCF + MP2. a) Wybierz obliczenie poprawki korelacyjnej do energii (Set up -> Ab Initio - > Options -> MP2 Correlation Energy). b) Oblicz energię (Compute Single Point) c) Zapisz wartość energii zoptymalizowanej struktury etylenu wraz z wartością poprawki MP2. IV. Obejrzyj obliczone orbitale a) Wybierz Compute -> Orbitals Najwyższy zajmowany orbital (HOMO) jest stanem, zaś najniższy niezajmowany (LUMO) jest stanem * (Wybierz Plot). 3

Przejście * może prowadzić zarówno do wzbudzonego stanu singletowego, jak również stanu trypletowego. V. Wyznaczenie widma elektronowego etylenu a) Wybierz Set up -> Ab initio -> Options -> Configuration Interacion - > Singly Excited. b) Wybierz Energy Criterion i napisz 1000 dla Maximum Excitation Energy. Tak duża liczba 1000 wskazuje, że włączamy wszystkie pojedynczo wzbudzone konfiguracje w metodzie CI. c) Oblicz energię (Compute -> Single Point). d) Obejrzyj widmo elektronowe ( Compute -> Electronic Spectrum). Komentarz: Najintensywniejszy pik (52,7 nm) nie jest związany z przejściem *. * (Singlet) obserwuje się dla 106.4 nm * (Tryplet) obserwuje się dla 313.7 nm Przejście * (Tryplet) jest przejściem zabronionym (zobacz, że intensywność tego przejścia wynosi zero). VI. Wyznaczanie geometrii i energii stanu trypletowego etylenu. 4

Chcemy obliczyć geometrię etylenu, gdy znajduje się on we wzbudzonym stanie trypletowym *. Nie byłoby to zadanie proste dla programu HYPER CHEM, gdyby stan wzbudzony był singletem (tzn. Symetria spinu byłaby taka sama w stanie podstawowym i wzbudzonym). Dla przejść ze zmianą symetrii (stan trypletowy) jest to zadanie dużo łatwiejsze dla HYPER CHEM a) Zbuduj cząsteczkę etylenu w stanie podstawowym (jeżeli tego nie robiłeś wcześniej) b) Zastosuj tę samą bazę co poprzednio (STO - 3 G) c) Wybierz kąt torsyjny w płaskiej cząsteczce etylenu (za pomocą Selection tool ) d) Wybierz Edit -> Select Bond Torsion aby zmienić kąt na 30 (pomoże to wykonać optymalizację geometrii, która jest trudniejsza gdy cząsteczka jest płaska) e) Wybierz Setup -> Ab Initio -> Spin Multiplicity -> 3 (triplet) oraz Spin Pairing = UHF (dla niesparowanych elektronów) f) Wykonaj optymalizację energii etylenu w stanie trypletowym (Setup -> Ab Initio -> Geometry Optimization). 5

Uwaga: To zadanie zajmuje trochę czasu, ale gdy zostanie ukończone, zobaczysz, że geometria wzbudzonego stanu trypletowego jest różna od geometrii stanu podstawowego: (obrót o 90 ), wydłużenie wiązania C=0: 1.49 A o (1.31 A o w stanie podstawowym), co oznacza, że podwójne wiązanie zostało rozerwane. VII. Obliczanie adiabatycznych energii wzbudzenia elektronowego a) Wybierz obliczenie poprawki korelacyjnej do energii ( Set Up -> Ab Initio -> Options -> MP2 b) Wykonaj obliczenie Compute -> Single Point c) Zapisz wartość obliczonej energii wraz z poprawką MP2. VEE - różnica energii dla tej samej geometrii stanu wzbudzonego jak stanu podstawowego AEE - różnica energii między minimum stanu wzbudzonego i stanu podstawowego (różne geometrie w stanie podstawowym i w stanie wzbudzonym). VIII. Z danych, które otrzymałeś oblicz energie przejścia AEE oraz VEE a) AEE = Energia zoptymalizowanej struktury trypletowej energia zoptymalizowanej struktury w stanie podstawowym. Wyniki obliczeń przedstaw w kcal/mol oraz przelicz jakiej długości fali odpowiada taka różnica energii. 6

b) VEE = 313.7 nm. Wartość tę otrzymaliśmy bezpośrednio z widma, gdy liczyliśmy Electronic spectrum. Sprawdź, że dla * (tryplet otrzymaliśmy 313.7 nm. IX. Oblicz barierę E dla rotacji wokół wiązania C-C, zarówno w stanie podstawowym jak i we wzbudzonym stanie trypletowym. W którym przypadku bariera jest wyższa? a) Zoptymalizuj strukturę płaską w stanie podstawowym (zmień multiplicity na 1 Oblicz energię Single Point wraz z poprawką korelacyjną MP2. b) Oblicz energię struktury z kątem torsyjnym 90 (multiplicity = 1). Aby zmienić kąt torsyjny na 90 wybierz Edit -> Set Bond Torsion i wpisz wpisz 90. Oblicz energię Single Point wraz uwzględniając poprawkę korelacyjną MP2. c) Różnica energii obliczona w punkcie a) i b) jest szukaną barierą E dla rotacji. d) Wykonaj analogiczne obliczenia dla wzbudzonego stanu trypletowego. X. Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać następujące elementy: 1. Krótki wstęp teoretyczny o elektronowej spektroskopii absorpcyjnej oraz informacje co liczyliśmy za pomocą HyperChema. 2. Wyniki obliczeń, opatrzone wnioskami i komentarzami w tym : Energie zoptymalizowanej struktury etylenu w stanie singletowym i podstawowym wraz z poprawkami korelacyjnymi. Komentarz do obejrzanych orbitali molekularnych etylenu(dlaczego orbitale HOMO i LUMO uznaliśmy za orbitale i *?). Komentarz do obejrzanego widma elektronowego. (Dlaczego siła oscylatora przejścia singlet tryplet wynosi 0?) 7

Porównanie energii VEE oraz AEE przejścia * singlet> tryplet. Porównanie bariery rotacji wokół wiązania C-C dla stanu singletowego i trypletowego. Można spróbować znaleźć doświadczalną wartość energii przejścia przejścia * singlet> singlet i porównać ją z tą uzyskaną z widma elektronowego w HyperChemie (106,4 nm). 8