СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ МОЛЕКУЛ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ

УДК 66.10167 Никулин А.А., студент 1 курса магистратуры Института нефти и газа Астраханский государственный технический университет Россия, г. Астрахань e-mail: 070100saneknikylin@mail.ru СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ И ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ МОЛЕКУЛ РАЗЛИЧНЫМИ МЕТОДАМИ Аннотация: Квантовая химия является теоретическим фундаментом современной химической науки, квантово-химические методы широко применяются для исследования структуры и свойств соединений, энергетики и механизмов химических превращений. Ключевые слова: метод функционала плотности, энергия ионизации, серосодержащие молекулы, сродство к электрону. Nikulin A.A., 1st year master student Institute of Oil and Gas Astrakhan State Technical University Russia, Astrakhan COMPARATIVE ANALYSIS OF SIMULATION RESULT’S GEOMETRIC STRUCTURE AND ELECTRONIC STRUCTURE SULFUR - CONTAINING MOLECULES BY VARIOUS METHODS Abstract: Quantum chemistry is a theoretical foundation of modern chemical science, quantum chemical methods are widely used to study the structure and properties of compounds, energy and mechanisms of chemical transformations. Keywords: density functional method, ionization energy, sulfur-containing molecules, electron affinity. Квантовая химия является теоретическим фундаментом современной химической науки, квантово-химические методы широко применяются для исследования структуры и свойств соединений, энергетики и механизмов химических превращений [1]. Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 10/2021 https://tribune-scientists.ru 1 Цель настоящей работы состояла в сравнении результатов моделирования геометрического строения и электронной структуры молекул двумя методами – Хартри-Фока и функционала плотности. Указанные методы относятся к числу наиболее широко используемых в настоящее время при проведении квантово- химических расчётов. Химия серосодержащих соединений, обладающих многими практически полезными свойствами, представляет собой перспективную и интенсивно развивающуюся область современной органической химии [2]. Для обоих расчётных методов использовался одинаковый базис атомных орбиталей: 6-31++G (d, p). При расчётах методом функционала плотности использовался функционал B3LYP. Проводилась полная оптимизация геометрии рассчитываемых структур. В качестве моделируемого параметра электронной структуры была выбрана энергия ионизации взята с обратным знаком [3]. Анализ результатов расчётов позволяет сделать следующие выводы. Оба метода в целом удовлетворительно воспроизводят геометрическое строение серосодержащих молекул. Энергию ионизации намного лучше воспроизводит метод Хартри-Фока. Следует отметить, что величины ЭИ для молекул с закрытыми оболочками воспроизводятся намного точнее, чем для радикалов. Кроме того, неудовлетворительно воспроизводятся рассматриваемыми методами энергии ионизации молекул, содержащих фрагмент -Sn-. Таблица. Результаты расчётов геометрических параметров и энергий ионизации серосодержащих молекул (l – длина связи, Å,  – угол между связями, , ЭИ – энергия ионизации, эВ) Молекула, параметр Справочные Метод Метод Хартри-Фока данные функционала плотности 1) H2S, l(S–H) 1,336 1,328 1,348 92,1 94,4 92,8 H2S, HSH 2 Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 10/2021 https://tribune-scientists.ru 10,43 10,48 7,27 H2S, ЭИ 10,40 10,27 7,19 2) HS, ЭИ 3) S2, l(S-S) 1,889 1,878 1,929 9,36 8,97 6,06 S2, ЭИ 4) H2S2, l(S–H) 1,327 1,328 1,353 H2S2, l(S–S) 2,055 2,066 2,102 10,20 10,53 7,40 H2S2, ЭИ 9,68 9,89 7,50 5) S3, ЭИ 6) CH3SH, l(S–H) 1,329 1,328 1,349 CH3SH, l(C–S) 1,819 1,818 1,837 96,5 98,0 97,0 CH3SH, CSH 9,44 9,72 6,59 CH3SH, ЭИ 7,70 9,44 6,40 7) CH3S, ЭИ 8) H2C=S, l(C=S) 1,611 1,598 1,619 125,0 122,1 122,2 H2C=S, HCS 9,40 9,58 6,52 H2C=S, ЭИ 8,46 9,90 6,81 9) CH3SSH, ЭИ 8,80 9,90 6,96 10) CH3SSSH, ЭИ 9,29 9,65 6,56 11) C2H5SH, ЭИ 7,20 9,40 6,38 12) C2H5S, ЭИ 13) CH3SCH3, l(C-S) 1,802 1,808 1,826 98,9 100,1 99,6 CH3SCH3, CSС CH3SCH3, ЭИ 8,69 9,13 6,07 14) CH3SSCH3, ЭИ 8,46 9,59 6,60 15) н-C3H7SH, ЭИ 9,20 9,63 6,54 16) н-C4H9SH, ЭИ 9,14 9,61 6,52 17) (CH3)3CSH, ЭИ 9,79 9,58 6,49 18) C4H4S (тиофен), l(C-S) 1,714 1,724 1,735 3 Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 10/2021 https://tribune-scientists.ru 92,1 91,4 91,5 C4H4S, CSС C4H4S, ЭИ 8,86 9,07 6,62 19) C6H5SH, ЭИ 8,33 9,40 6,17 20) C6H5S, ЭИ 8,63 9,55 6,30 Таким образом, анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, что оптимизацию геометрии серосодержащих молекул целесообразно проводить методом функционала плотности. Далее, для оптимизированной геометрии следует провести расчёт методом Хартри-Фока с целью нахождения величины энергии ионизации. Перспективой дальнейших исследований является поиск оптимальных методов для расчёта энергии ионизации серосодержащих радикалов и молекул, содержащих фрагменты -Sn-, а также моделирование других молекулярных параметров, например, величин сродства к электрону и энергий разрыва химических связей. Список литературы: 1. Цирельсон В.Г. Квантовая химия. Молекулы, молекулярные системы и твердые тела. М.: Бином, 2010. 496 с. 2. Берберова Н.Т., Шинкарь Е.В., Смолянинов И.В., Охлобыстина А.В. Сероводород и алкантиолы в синтезе биологически активных органических соединений серы: монография. Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2016. 260 с. 4. Кондратьев В.Н. Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. М.: Наука, 1974. 351 с. Журнал «Трибуна ученого» Выпуск 10/2021 https://tribune-scientists.ru 4