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实验中得到所需能垒较高且吸热的产物该如何解释

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发布时间: 2017-1-16 15:54

正文摘要:

本帖最后由 xujian 于 2017-1-17 08:44 编辑 如图(图中能量单位为 kJ/mol),做基质隔离实验的时候,热解,在光谱上看到了HN3的存在,但是理论计算(CBS-QB3,CCSD(T)/aug-cc-pVTZ单点能)的时候,产生HN3需要跨过 ...

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kevin 发表于 Post on 2017-1-18 17:02:38
xujian 发表于 2017-1-18 16:02
一般文献中对于大于50 kcal的能垒就会说热解不易发生,这个值也是实验做多了总结的,具体怎么算我也不知 ...

我也是特别好奇这个,我们实验室也做热解,只不过底物一样,我们做纤维素,木质素类的,我老板是实验出身,一直问我这个计算得到的能垒和实验温度的匹配关系,我也是搞不懂啊,他实验上从600K-900K得到的产物基本上是一样的啊,只是含量不同而已,照这么说,低温已经足以克服产物的生成能垒了。希望公社里的大牛给指导一下。
xujian 发表于 Post on 2017-1-18 16:02:37
kevin 发表于 2017-1-18 15:27
请问楼主,这个温度,跟你说的这个能克服30kcal-40kcal的能量是怎么推算出来的?

一般文献中对于大于50 kcal的能垒就会说热解不易发生,这个值也是实验做多了总结的,具体怎么算我也不知道,不好意思,如果您知道了希望也可以指导一下。
kevin 发表于 Post on 2017-1-18 15:27:00
xujian 发表于 2017-1-18 11:31
好像是1200 K左右

请问楼主,这个温度,跟你说的这个能克服30kcal-40kcal的能量是怎么推算出来的?
xujian 发表于 Post on 2017-1-18 11:31:50
kevin 发表于 2017-1-18 08:33
请问楼主,你们的实验条件能克服30-40kcal的能量,这个我不太理解您是什么意思?是实验仪器最高加热温度 ...

好像是1200 K左右
kevin 发表于 Post on 2017-1-18 08:33:34
xujian 发表于 2017-1-17 09:08
谢谢老师。应该改成30 kcal,我们实验室仪器所能做的热解大概就只能克服这个30到40 kcal 能量左右的能垒 ...

请问楼主,你们的实验条件能克服30-40kcal的能量,这个我不太理解您是什么意思?是实验仪器最高加热温度限制的么?
liyuanhe211 发表于 Post on 2017-1-17 17:12:30
xujian 发表于 2017-1-17 13:17
老师,我用KiSThel软件基于TST理论算出Wigner隧道效应校正因子为2.65,即隧道效应使反应速率增大2.65倍, ...

从你的实验条件考虑左边的路径能不能被NH3等物种自催化
sobereva 发表于 Post on 2017-1-17 13:44:20
xujian 发表于 2017-1-17 13:17
老师,我用KiSThel软件基于TST理论算出Wigner隧道效应校正因子为2.65,即隧道效应使反应速率增大2.65倍, ...

只能算因素之一,毕竟势垒对k的影响是指数型的,而2.65才增大了一倍多而已。
xujian 发表于 Post on 2017-1-17 13:17:11
本帖最后由 xujian 于 2017-1-17 13:18 编辑
sobereva 发表于 2017-1-17 11:48
隧道效应肯定是要考虑的,对氢转移速率影响很大

也可以跑跑从头算动力学,看看会有什么情况

老师,我用KiSThel软件基于TST理论算出Wigner隧道效应校正因子为2.65,即隧道效应使反应速率增大2.65倍,自我感觉只能说明隧道效应使反应变快了,能否在这里解释这种吸热反应发生?
sobereva 发表于 Post on 2017-1-17 11:48:30
隧道效应肯定是要考虑的,对氢转移速率影响很大

也可以跑跑从头算动力学,看看会有什么情况

另外计算这类问题应当用自由能,而非单点能。你用CBS-QB3时候直接就输出了自由能,直接取就完了。单独再做CCSD(T)/aug-cc-pVTZ是显著多余的,而且本身CBS-QB3还会做基组外推,以及一些附带的经验校正,比你直接用CCSD(T)/aug-cc-pVTZ结果甚至更好。

另外也考虑是否有什么其它没考虑的途径会产生HN3,而不是直接的一步氢转移。
xujian 发表于 Post on 2017-1-17 11:08:04
liyuanhe211 发表于 2017-1-16 21:27
我没有说你的计算与实验不符是因为级别不够高,我只是说这样的方法组合在计算上没有道理,虽然比较精确( ...

请问老师,有没有可能是熵驱动的反应?
xujian 发表于 Post on 2017-1-17 09:08:57
liyuanhe211 发表于 2017-1-16 21:27
我没有说你的计算与实验不符是因为级别不够高,我只是说这样的方法组合在计算上没有道理,虽然比较精确( ...

谢谢老师。应该改成30 kcal,我们实验室仪器所能做的热解大概就只能克服这个30到40 kcal 能量左右的能垒。
liyuanhe211 发表于 Post on 2017-1-16 21:27:36
本帖最后由 liyuanhe211 于 2017-1-16 21:34 编辑
xujian 发表于 2017-1-16 20:44
谢谢。CB3-QB3下做的opt和freq,CCSD(T)/aug-cc-pVTZ计算单点能用的是B3LYP优化得到的结构坐标。用更高精 ...

我没有说你的计算与实验不符是因为级别不够高,我只是说这样的方法组合在计算上没有道理,虽然比较精确(仅因为计算水平原因不会差出32kJ来),但浪费了大量的时间、用同样的时间本可以做更精确地计算,送去审稿之类会让人感觉做这个计算的人根本不明白原理而被argue。

至于为什么与实验不同,因为我不了解“基质隔离实验”和所使用光谱的细节,诸如这个氢转移能不能被NH3自催化之类的不知道,等别人回答吧。另外“根据经验,通常热解大概能克服30 kJ”感觉错误,即使改成30kcal感觉也并不完全对。

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xujian 发表于 Post on 2017-1-16 20:44:26
liyuanhe211 发表于 2017-1-16 20:01
你说"CBS-QB3,CCSD(T)/aug-cc-pVTZ单点能"这个说法很奇怪,如果指的是CBS-QB3做“优化”,然后用后面的方法 ...

谢谢。CB3-QB3下做的opt和freq,CCSD(T)/aug-cc-pVTZ计算单点能用的是B3LYP优化得到的结构坐标。用更高精度的计算方法能量差别应该也不会太大,而相比于失去N2,氢迁移的能量要高出来很多。光谱指认应该没有问题,观测到了HN3。与理论上的结果有点矛盾,请问李老师,应该怎么解释?
liyuanhe211 发表于 Post on 2017-1-16 20:01:11
你说"CBS-QB3,CCSD(T)/aug-cc-pVTZ单点能"这个说法很奇怪,如果指的是CBS-QB3做“优化”,然后用后面的方法算单点的话,CBS-QB3已经包括了高精度单点能等各种校正,其不是一种优化方法(为了获得准确的热力学能而优化,不是为了获得准确的几何结构而优化),不应再校正单点能。计算能力有富裕就用更高精度的热力学组合方法就可以了

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