Luận án Nghiên cứu cơ chế phản ứng của axit fulminic (HCNO) với một số tác nhân bằng phương pháp hóa học tính toán

Tên luận án:

“Nghiên cứu cơ chế phản ứng của axit fulminic (HCNO) với một số tác nhân bằng phương pháp hóa học tính toán”

Ngành:

Không có thông tin trong văn bản được cung cấp.

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung nghiên cứu cơ chế và động học phản ứng của axit fulminic (HCNO) với nhiều tác nhân khác nhau bằng phương pháp hóa học tính toán. HCNO là một sản phẩm trung gian quan trọng trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hóa thạch, gây ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu, đồng thời đã được xác nhận có mặt trong các đám mây đen. Mặc dù đã có nhiều nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm về HCNO, vẫn còn tồn tại những vấn đề về cơ chế phản ứng và sự phù hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm, đặc biệt với các tác nhân thường gặp trong quá trình đốt cháy như H, CH3, NH2.

Mục tiêu của nghiên cứu là xây dựng bề mặt thế năng (PES) chi tiết cho 9 hệ phản ứng của HCNO với các gốc no (OH, SH, NH2, CH3), gốc không no (C2H), gốc thơm (C6H5), nguyên tử (H, F) và phân tử trung hòa (HF), tối ưu hóa gần 700 cấu trúc và xác định các thông số nhiệt động (ΔH, ΔG, ΔS) cho hơn 100 đường phản ứng. Các tính toán động học được thực hiện cho phản ứng của HCNO với gốc OH và nguyên tử H, sử dụng các phương pháp hiện đại như CCSD(T)/CBS, VTST, và RRKM, cho thấy kết quả phù hợp tốt với thực nghiệm.

Kết quả cho thấy HCNO có xu hướng cho electron, dễ dàng phản ứng với các tác nhân oxi hóa mạnh như OH và F, nhưng khó hơn với CH3, NH2, H và đặc biệt khó với các phân tử trung hòa. Hầu hết các phản ứng ưu tiên cơ chế cộng vào nguyên tử C của HCNO. Quá trình đồng phân hóa HCNO thành axit isocyanic (HNCO) có hàng rào năng lượng rất cao (~100 kcal/mol) nhưng có thể được xúc tác bởi các gốc tự do như H, CH3. Luận án đã công bố 17 bài báo trên các tạp chí chuyên ngành uy tín.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Lí do chọn đề tài
  • 2. Mục đích nghiên cứu

• Bố cục của luận án

• Chương 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

  • 1.1. Cơ sở lý thuyết hóa học lượng tử

    • 1.1.1. Phương trình Schrödinger ở trạng thái dừng
    • 1.1.2. Mô hình gần đúng Born-Oppenheimer
    • 1.1.3. Bộ hàm cơ sở
    • 1.1.4. Nguyên lý biến phân
    • 1.1.5. Tương quan electron
    • 1.1.6. Các phương pháp gần đúng
    • 1.1.7. Bề mặt thế năng (PES)

  • 1.2. Cơ sở lý thuyết động hóa học

    • 1.2.1. Phương trình Arrhenius
    • 1.2.2. Thuyết va chạm
    • 1.2.3. Thuyết trạng thái chuyển tiếp (TST)
    • 1.2.4. Thuyết RRKM

• Chương 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ CHẤT NGHIÊN CỨU VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH

  • 2.1. Tổng quan về hệ chất nghiên cứu
  • 2.2. Phương pháp tính

• Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Một số thông số nhiệt động và thông số cấu trúc của các chất phản ứng.

  • 3.2. Phản ứng của axit fulminic (HCNO) với gốc hidroxyl (OH)

    • 3.2.1. Dự đoán khả năng phản ứng
    • 3.2.2. Bề mặt thế năng
    • 3.2.3. Thông số nhiệt động học
    • 3.2.5. Nhận xét

  • 3.3. Phản ứng của axit fulminic (HCNO) với gốc mercapto (SH)

    • 3.3.1. Dự đoán khả năng phản ứng
    • 3.3.2. Bề mặt thế năng
    • 3.3.3. Các thông số nhiệt động học.
    • 3.3.4. Nhận xét

  • 3.4. Phản ứng của axit fulminic (HCNO) với gốc amino (NH2)

    • 3.4.1. Dự đoán khả năng phản ứng
    • 3.4.2. Bề mặt thế năng
    • 3.4.3. Các thông số nhiệt động học.
    • 3.4.4. Nhận xét.

  • 3.5. Phản ứng của axit fulminic (HCNO) với gốc metyl (CH3)

    • 3.5.1. Dự đoán khả năng phản ứng
    • 3.5.2. Bề mặt thế năng
    • 3.5.3. Các thông số nhiệt động học.
    • 3.5.4. Nhận xét

  • 3.6. Phản ứng của axit fulminic (HCNO) với nguyên tử Flo (F)

    • 3.6.1. Bề mặt thế năng
    • 3.6.2. Các thông số nhiệt động học
    • 3.6.3. Nhận xét

  • 3.7. Phản ứng của axit fulminic (HCNO) với nguyên tử hidro (H).

    • 3.7.1. Bề mặt thế năng
    • 3.7.2. Các thông số nhiệt động học.
    • 3.7.3. Nhận xét

  • 3.8. Phản ứng của axit fulminic (HCNO) với gốc etinyl (C2H)

    • 3.8.1. Bề mặt thế năng
    • 3.8.2. Các thông số nhiệt động học.
    • 3.8.3. Nhận xét

  • 3.9. Phản ứng của axit fulminic (HCNO) với gốc phenyl (C6H5)

    • 3.9.1. Bề mặt thế năng
    • 3.9.2. Các thông số nhiệt động học
    • 3.9.3. Nhận xét

  • 3.10. Phản ứng của axit fulminic (HCNO) với HF.

    • 3.10.1. Bề mặt thế năng
    • 3.10.2. Các thông số nhiệt động học
    • 3.10.3. Nhận xét

  • 3.11. Hằng số tốc độ phản ứng HCNO + OH

    • 3.11.1. Sự tính theo lý thuyết TST cho hằng số tốc độ của ba hướng phản ứng đầu vào
    • 3.11.2. Sự tính theo lý thuyết VTST cho hằng số tốc độ của quá trình HCNO+OH → HC(OH)NO (IS1)
    • 3.11.3. Sự tính theo lý thuyết RRKM và hằng số tốc độ tổng của phản ứng

  • 3.12. Hằng số tốc độ phản ứng HCNO + H

    • 3.12.1. Sự tính theo lý thuyết TST cho hằng số tốc độ của ba hướng phản ứng đầu vào
    • 3.12.2. Sự tính theo lý thuyết RRKM và hằng số tốc độ tổng của phản ứng

• KẾT LUẬN

• KHUYẾN NGHỊ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO