Теоретическое изучение реакции окисления фенилрадикала молекулярным кислородом

1.

Теоретическое изучение
реакции окисления фенилрадикала молекулярным
кислородом
Студент 4 курса,
Гр. 4402-030302D
Шишков Илья Витальевич.
Научный руководитель
д.ф.-м.н., доцент
Азязов В.Н.
Самара, 2025

2.

Введение
2

3.

Каналы реакции
3

4.

Цель и задачи
Цель работы:
Теоретически изучить реакцию окисления фенил-радикала молекулярным
кислородом.
Задачи:
1. Оптимизировать геометрии реагентов, продуктов, интермедиатов и
переходных состояний реакции;
1. Рассчитать электронные энергии;
1. Получить диаграмму поверхности потенциальной энергии.
4

5.

Теория функционала плотности/DFT
DFT (Density Functional Theory) — метод расчёта электронной структуры молекул,
основанный на распределении электронной плотности, а не на описании каждой
волновой функции, используя приближенные функционалы для описания
обменных и корреляционных эффектов.
5

6.

Теория функционала плотности/DFT
Chai et al 2008
-
Метод ωB97X-D – гибридный функционал DFT с дисперсионными
поправками.
-
Базисный набор cc-PVTZ – набор математических функций
для описания электронных орбиталей.
MAD = Mean
Absolute
Deviation,
Среднее
абсолютное
отклонение
MaxAD =
Maximum
Absolute
Deviation,
Максимальная
абсолютная
ошибка
MSE = Mean Signed Error,
Cредняя знаковая разница
Jensen 2017
MAE = Mean Absolute Error,
Средняя абсолютная
ошибка
6

7.

Программное обеспечение
Основная программа для расчета - Gaussian 09
7

8.

Диаграмма поверхности потенциальной энергии
Энергии представлены в
ккал/моль
8

9.

Результаты
В ходе своей выпускной квалификационной работы мне удалось
теоретически изучить реакцию окисления фенил-радикала
молекулярным кислородом, а также выполнить все поставленные
цели и задачи, а именно:
1) Оптимизировать геометрии рассматриваемых реагентов,
продуктов, интермедиатов и переходных состояний;
1) Рассчитать электронные энергии;
1) Построить диаграмму поверхности потенциальной энергии.
9

10.

БЛАГОДАРЮ
ЗА ВНИМАНИЕ

11.

DFT приложения
Стационарное уравнение Шредингера
Где гамильтониан:
Кинетическая
энергия
Движение электронов
в поле ядер
Электрон-электронное
взаимодействие
11

12.

DFT приложения
Волновая функция определяет электронную плотность
1. Электронная плотность (а не волновая функция) является
центральной величиной, определяющей свойства системы
2. Энергия системы, записанная как функционал плотности, достигает
минимума, равного энергии основного состояния
Пример функционала плотности:
12

13.

DFT приложения
это функционал, объединяющий:
• Обмен (exchange) — уменьшение энергии из-за антисимметрии волновой
функции (принцип Паули);
• Корреляцию (correlation) — поправки на 'точное' взаимодействие
электронов, не учтенные в модели независимых частиц. Точное выражение
для Exc ​ неизвестно — используются аппроксимации
Типы аппроксимаций:
1) LDA (Local Density Approximation) — Локальное Приближение Плотности
2) GGA (Generalized Gradient Approximation) — Обобщенное Градиентное
Приближение
13