Tóm tắt
Khả năng phản ứng của axit isocyanic HNCO với các gốc CH3, NH2, OH được nghiên cứu bằng phương
pháp phiếm hàm mật độ (DFT) B3LYP, với mục đích chúng tôi so sánh khả năng phản ứng theo hai
phương pháp là độ mềm cục bộ và hàng rào năng lượng. Kết quả cho thấy sử dụng độ mềm để dự
đoán phản ứng trong trường hợp này chưa tối ưu. Tính toán hàng rào năng lượng là phù hợp, với vị trí
tấn công vào H là thuận lợi nhất, O kém thuận lợi nhất. Như vậy, hệ phản ứng không có sự phù hợp tốt
giữa hàng rào năng lượng và độ mềm cục bộ, nên dựa vào hàng rào năng lượng và thực nghiệm để dự
đoán khả năng phản ứng của các tác nhân vào các vị trí khác nhau trong phân tử.
7 trang |
Chia sẻ: thanhle95 | Lượt xem: 541 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Nghiên cứu lý thuyết khả năng phản ứng của axit isocyanic HNCO dựa vào độ mềm cục bộ và hàng rào thế năng, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
89
LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018
NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT KHẢ NĂNG PHẢN ỨNG
CỦA AXIT ISOCYANIC HNCO DỰA VÀO ĐỘ MỀM
CỤC BỘ VÀ HÀNG RÀO THẾ NĂNG
THEORETICAL STUDY ON THE REACTION ABILITY
OF HNCO ISOCYANIC ACID BASED ON LOCAL
SOFTNESS AND POTENTIAL ENERGY
Vũ Hoàng Phương, Lê Văn Thuỷ
Email: hphuong_hp@yahoo.com
Trường Đại học Sao Đỏ
Ngày nhận bài: 19/01/2018
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 17/6/2018
Ngày chấp nhận đăng: 28/6/2018
Tóm tắt
Khả năng phản ứng của axit isocyanic HNCO với các gốc CH3, NH2, OH được nghiên cứu bằng phương
pháp phiếm hàm mật độ (DFT) B3LYP, với mục đích chúng tôi so sánh khả năng phản ứng theo hai
phương pháp là độ mềm cục bộ và hàng rào năng lượng. Kết quả cho thấy sử dụng độ mềm để dự
đoán phản ứng trong trường hợp này chưa tối ưu. Tính toán hàng rào năng lượng là phù hợp, với vị trí
tấn công vào H là thuận lợi nhất, O kém thuận lợi nhất. Như vậy, hệ phản ứng không có sự phù hợp tốt
giữa hàng rào năng lượng và độ mềm cục bộ, nên dựa vào hàng rào năng lượng và thực nghiệm để dự
đoán khả năng phản ứng của các tác nhân vào các vị trí khác nhau trong phân tử.
Từ khóa: Axit isocyanic HNCO; độ mềm cục bộ; thuyết phiếm hàm mật độ (DFT).
Abstract
The reactivity of isocyanic acid HNCO with CH3, NH2, OH radicals have been studied by the density
functional Theory (DFT) using B3LYP functional, for the purpose we compared reaction ability by two
methods: local softness and potential energy. The results showed that the use of softness to predict the
response in this case is not optimal. Calculated results indicate that potential energy of reactions well
agee, with H atom is most favorable, O atom is less favorable. So, reactions are not good fit between
the potential energy and the local softness, so using the potential energy and experiment to predict the
reactivity of the agents at different positions in the molecule.
Keywords: Isocyanic acid HNCO; local softness; density functional theory (DFT).
1. GIỚI THIỆU CHUNG
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kĩ thuật,
đặc biệt là công nghệ thông tin đã giúp cho bộ
môn hóa học lượng tử phát triển nhanh, xây dựng
được các phần mềm chuyên dụng dùng trong tính
toán hóa học lượng tử. Thực tế cho thấy các kết
quả tính toán lý thuyết và thực nghiệm rất phù hợp
với nhau. Từ đó, tính toán hóa học lượng tử là một
trong những công cụ đắc lực trong việc nghiên
cứu các quá trình hóa học.
Song song với những thành tựu vô cùng to lớn
đạt được trên mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật,
con người cũng phải đối mặt với những nguy cơ
to tớn. Một trong những nguy cơ đó là ô nhiễm
môi trường do chất thải công nghiệp. Tác nhân
gây ô nhiễm là những chất, những nguyên tố hóa
học, mà một trong số đó là các oxit nitơ. Trong
quá trình đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch trong
không khí có sinh ra một sản phẩm trung gian đó
là axit isocyanic - công thức phân tử là HNCO.
Axit isocyanic (HNCO) được tìm thấy trong tầng
trung của vũ trụ lần đầu tiên vào năm 1972 bởi hai
nhà bác học Lew Snyder và David Bulh. Trong sao
chổi nó được tìm thấy đầu tiên trong Hyakutake
và sau đó trong Hale - Bopp [1]. HNCO được
điều chế vào năm 1830 bởi nhà bác học người
Đức Justus von Liebig và Wohler. Là một chất
không màu, dễ bay hơi và độc, sôi ở 23,5oC. Axit
isocyanic là một hợp chất hóa học khá bền, nó là
phân tử nhỏ nhất có chứa bốn nguyên tố thường
được tìm thấy trong các hợp chất hóa học hữu cơ
và trong sinh học. HNCO có momen lưỡng cực
tương đương với H2O, nó là một axit hữu cơ mạnh
với giá trị pKa vào khoảng 3,5, nó có thể nhường
đi một proton trong môi trường nước dưới những
Người phản biện: 1. PGS.TS. Ngô Sỹ Lương
2. TS. Hoàng Thị Hòa
90
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018
điều kiện nhất định, đặc biệt là nếu như có mặt
một bazơ mạnh. HNCO lại có thể phản ứng với
các thành phần trong khí cháy như CH3, NH2,
OH...Như vậy, HNCO là sản phẩm trung gian
trong toàn bộ cơ chế của quá trình đốt cháy lại
giúp giảm bớt sự ô nhiễm của các khí NOx sinh
ra do quá trình đốt cháy các nhiên liệu hóa thạch
[2], quá trình công nghiệp hóa. Ví dụ phản ứng
của HNCO với gốc OH, một gốc quan trọng trong
phản ứng cháy đã được tính toán bởi James [3].
Sản phẩm của phản ứng là NH2 và CO2 phù hợp
với thực nghiệm. Hay phản ứng của HNCO với
NH2 cũng được nghiên cứu bởi John [4].
Hiện nay, cũng đã có nhiều công trình nghiên cứu
về HNCO [5, 6, 7]. Để góp phần cung cấp thêm
thông tin mới cho các quá trình nghiên cứu sâu
hơn sau này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu khảo
sát khả năng phản ứng giữa các gốc CH3, NH2,
OH vào các vị trí khác nhau của HNCO dựa vào
độ mềm cục bộ [8] và hàng rào năng lượng. Việc
nghiên cứu này sẽ giúp ta hiểu được cách khống
chế các sản phẩm độc hại gây ô nhiễm môi trường
để góp phần bảo vệ môi trường.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Dùng phương pháp phiếm hàm mật độ (DFT)
B3LYP với bộ hàm cơ sở 6-311++G(d,p) và
6-311++G(3df,2p) để tối ưu hóa cấu trúc và tính
năng lượng của các chất tham gia phản ứng,
trạng thái chuyển tiếp. Trong đó, các trạng thái
chuyển tiếp được kiểm tra bằng việc phân tích tần
số dao động và tọa độ thực (IRC) của phản ứng.
Tính được hàm Fukui theo các phương pháp tính
điện tích khác nhau và độ mềm của phân tử cũng
như độ mềm cục bộ trên từng nguyên tử. Sau đó
so sánh khả năng phản ứng của HNCO với các
tác nhân theo hai phương pháp.
2.1. Hàm Fukui (fo) và độ mềm cục bộ (so)
Trong hóa học, để xét khả năng phản ứng của các
phân tử hoặc các nguyên tử người ta gán cho mỗi
phân tử hoặc nguyên tử một trị số biểu hiện khả
năng phản ứng của từng nguyên tử, phân tử. Để
làm được điều này, Yang và Mortier [9,10,11,12]
đã đưa ra hàm Fukui tính trên từng nguyên tử :
fK
+ = qK (N+1) – qK(N)
f K
- = qK (N) – qK (N–1)
trong đó: qK: mật độ điện tích trên nguyên tử K
của phân tử đang xét. Hàm Fukui f(r) và độ mềm
cục bộ s(r) có mối liên hệ với nhau theo biểu
thức sau:
f(r) = δρ(r) / δN | v(r) = δµ / δv(r) |v
s(r) = f(r) . S
Ứng dụng quan trọng nhất của độ mềm là dự
đoán và giải thích khả năng phản ứng trên từng
nguyên tử của phân tử.
Thế hóa học (µ), độ âm điện (χ), độ cứng (η), độ
mềm(S) được tính theo công thức:
χ = - µ = - δE / δN |v
2η = 1/S = - δ2E /δN2 |v = - δµ / δN|v [13]
trong đó: E, N, v là năng lượng, số lượng điện tử,
thế ngoài của hệ.
2η = 1/S = (I – A)
I, A là năng lượng ion hóa, ái lực electron.
2.2. Phần mềm tính toán
Để nghiên cứu khả năng phản ứng giữa các gốc
CH3, NH2, OH vào các vị trí khác nhau của HNCO
bằng phương pháp hóa học lượng tử, chúng tôi
đã sử dụng phần mềm Gaussian 09 [14] và phần
mềm hỗ trợ là Gaussview, Chemoffice.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Khả năng phản ứng dựa vào độ mềm cục
bộ trên từng nguyên tử
Cấu trúc tối ưu của phân tử HNCO và các tác
nhân như sau:
3.1.1. Cấu trúc của phân tử HNCO và các tác nhân
a. HNCO
Công thức cấu tạo tương ứng
H – N = C = O
Tối ưu hóa cấu trúc bằng phần mềm Gauss view
như sau:
Hình 1. Phân tử HNCO
Bảng 1. Độ dài liên kết trong phân tử
Liên kết Tính toán (Ao)
H-N 1,0062
N-C 1,2114
C-O 1,1655
91
LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018
b. Các tác nhân
- Tác nhân OH: Độ dài liên kết O-H là 0,976Ao
- Tác nhân NH2: Độ dài mỗi liên kết N-H là 1,0299A
o
- Tác nhân CH3: Độ dài liên kết C-H là 1,0779A
o
3.1.2. Hàm Fukui, độ mềm cục bộ tính theo
điện tích Mulliken
Kết quả tính toán độ mềm của phân tử, độ mềm
cục bộ trên từng nguyên tử trong hệ nghiên cứu
theo điện tích Mulliken được thể hiện trong bảng 2.
Bảng 2. Hàm Fukui (f o), độ mềm cục bộ trên từng nguyên tử (so) tính theo điện tích Mulliken
Cấu trúc Độ mềm của phân tử (S) Nguyên tử fo so
HNCO 1,769
H 0,963 1,704
N 0,026 0,046
C -0,131 0
O 0,142 0,251
CH3 2,685 C 0,678 1,820
NH2 2,203 N 0,751 1,654
OH 1,846 O 0,859 1,586
Qua bảng 2 ta thấy giá trị độ mềm so giảm theo
thứ tự H, O, N, C, từ đó có kết luận như sau: khi
các tác nhân CH3, OH, NH2 tấn công vào các vị
trí trong phân tử HCNO thì chúng đều ưu tiên tấn
công vào các vị trí:
Vị trí ưu tiên số 1: vị trí H
Vị trí ưu tiên số 2: vị trí O
Vị trí ưu tiên số 3: vị trí N
Vị trí ưu tiên số 4: vị trí C
Mặt khác, độ mềm S của C, N, O ứng với các tác
nhân CH3, OH, NH2 giảm dần, còn trị số f
o lại tăng
dần nên không thể so sánh độ mềm cục bộ của
C, N, O tương ứng các tác nhân, do đó không
dự đoán khả năng phản ứng của tác nhân với
HNCO [11].
3.1.3. Hàm Fukui, độ mềm cục bộ tính theo
điện tích ESP
Bảng 3. Hàm Fukui (fo), độ mềm cục bộ trên từng nguyên tử (so) tính theo điện tích ESP
Cấu trúc Độ mềm của phân tử Nguyên tử fo so
HNCO 1,769
H 0,637 1,127
N -0.167 0
C 0,144 0,255
O 0,387 0,685
CH3 2,685 C 1,466 4,000
NH2 2,203 N 0,816 1,796
OH 1,846 O 0,865 1,597
Giá trị độ mềm giảm theo thứ tự H, O, C, N, từ đó
có kết luận sau: Khi các tác nhân CH3, OH, NH2
tấn công vào các vị trí trong phân tử HCNO thì
chúng đều ưu tiên tấn công vào các vị trí:
Vị trí ưu tiên số 1: vị trí H
Vị trí ưu tiên số 2: vị trí O
Vị trí ưu tiên số 3: vị trí C
Vị trí ưu tiên số 4: vị trí N
3.1.4. Hàm Fukui, độ mềm cục bộ tính theo
điện tích NBA
Bảng 4. Hàm Fukui (fo), độ mềm cục bộ trên từng nguyên tử (so) tính theo điện tích NBA
Cấu trúc Độ mềm của phân tử Nguyên tử fo so
HNCO 1,769
H 0,396 0,700
N 0,330 0,584
C 0,035 0,062
O 0,239 0,423
CH3 2,685 C 0,915 2,457
NH2 2,203 N 0,916 2,018
OH 1,846 O 0,937 1,73
92
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018
Giá trị độ mềm giảm theo thứ tự H, N, O, C, từ đó
có kết luận sau: Khi các tác nhân CH3, OH, NH2
tấn công vào các vị trí trong phân tử HCNO thì
chúng đều ưu tiên tấn công vào các vị trí:
Vị trí ưu tiên số 1: vị trí H
Vị trí ưu tiên số 2: vị trí N
Vị trí ưu tiên số 3: vị trí O
Vị trí ưu tiên số 4: vị trí C
Từ kết quả, xét khả năng phản ứng dựa vào độ
cứng mềm khi tính bằng các phương pháp tính
điện tích khác nhau. Chúng ta có đồ thị so sánh
khả năng phản ứng trên từng nguyên tử của phân
tử HNCO khi các tác nhân CH3, OH, NH2 tấn công
như sau:
Hình 2. Đồ thị so sánh khả năng phản ứng trên từng nguyên tử của HNCO
theo điện tích Mulliken, ESP, NBA
Từ kết quả trên chúng ta đi đến kết luận sau: Khi
tính độ mềm trên từng nguyên tử của các chất
trong hệ phản ứng bằng các phương pháp tính
điện tích khác nhau (Mulliken, ESP, NBA) thì nhận
được khả năng phản ứng của các tác nhân (CH3,
NH2, OH) vào từng vị trí trong phân tử HNCO đều
theo một chiều như sau:
- Khi tính theo Mulliken, vị trí ưu tiên theo thứ tự
sau: H, C, N, O.
- Khi tính theo ESP, vị trí ưu tiên theo thứ tự sau:
H, O, C, N.
- Khi tính theo NBA, vị trí ưu tiên theo thứ tự sau:
H, O, N, C.
Như vậy, với ba cách tính điện tích khác nhau
ta thu được ba kết quả khác nhau. Điều này có
thể giải thích là do trong HNCO điện tích phân
bố một cách không định vị mà được phân bố đều
trên toàn phân tử. Do đó, xét phản ứng dựa vào
độ mềm cục bộ trên từng nguyên tử thì với mỗi
phương pháp tính điện tích:
- Khả năng phản ứng của các tác nhân khác nhau
vào các vị trí khác nhau trong phân tử HNCO đều
theo một chiều nhất định.
- Mỗi phương pháp tính điện tích khác nhau ta
nhận được kết quả về khả năng phản ứng tại từng
vị trí là khác nhau.
Do đó khi xét khả năng phản ứng dựa vào độ
mềm trong hệ HNCO thì kết quả thu được có độ
chính xác cao không cao.
Để kiểm nghiệm kết luận này, chúng ta tiến hành
xét khả năng phản ứng của các gốc vào các vị
trí khác nhau của phân tử HNCO dựa vào năng
lượng phản ứng.
3.2. Khả năng phản ứng dựa vào hàng rào
năng lượng
3.2.1. Tác nhân CH3
Kết quả tối ưu hóa hình học theo phương pháp
B3LYP/6-311++G(d,p) thu được trạng thái chuyển
tiếp mà CH3 tấn công vào các vị trí khác nhau của
HNCO:
TS CH3-H TS CH3-N TS CH3-C TS CH3-O
Hình 3. Trạng thái chuyển tiếp khi CH3 tấn công vào các vị trí khác nhau của HNCO (với trạng thái
chuyển tiếp được kí hiệu là TS)
93
LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018
Bảng 5. Năng lượng tổng và năng lượng điểm không đơn vị (au), năng lượng tương đối tính theo đơn vị
kJ/mol khi tác nhân là CH3 tính theo phương pháp B3LYP/6-311++G(d,p)
Cấu trúc
Năng lượng tổng
(au)
ZPE
(au)
Năng lượng tổng + ZPE
(au)
Năng lượng tương đối
(KJ/mol)
HNCO -168,751413 0,021254
CH3 -39,857785 0,029633
HNCO + CH3 -208,609198 0,050887 -208,558311 0,0
TS CH3-H -208,592345 0,050684 -208,541661 43,7
TS CH3-N -208,585805 0,055476 -208,530329 73,5
TS CH3-C -208,581453 0,055713 -208,52574 85,5
TS CH3-O -208,569265 0,055952 -208,513313 118,1
Ta có thể biểu diễn tương quan giá trị ΔE của các
vị trí lên giản đồ như sau:
Hình 4. Giản đồ so sánh năng lương tương quan
giữa các trạng thái khi tác nhân là CH3
Năng lượng hoạt hóa (năng lượng tương đối giữa
trạng thái chuyển tiếp và chất phản ứng) càng thấp
chứng tỏ khả năng hình thành liên kết đó càng dễ,
thấp nhất là ΔE= 43,7 (KJ/mol) của TS CH3-H, cao
nhất là TS CH3-O, do đó thứ tự ưu tiên là:
Vị trí số 1: H
Vị trí số 2: N
Vị trí số 3: C
Vị trí số 4: O
3.2.2. Tác nhân NH2
Kết quả tối ưu hóa hình học theo phương pháp
B3LYP/6-311++G(d,p) thu được trạng thái chuyển
tiếp mà NH2 tấn công vào các vị trí khác nhau
của HNCO:
TS H2N-H TS H2N-N TS H2N-C TS H2N-O
Hình 5.Trạng thái chuyển tiếp khi NH2 tấn công vào các vị trí khác nhau của HNCO
Từ kết quả về mặt năng lượng, chúng ta thiết lập
giản đồ so sánh sau:
Hình 6. Giản đồ so sánh năng lương tương quan
giữa các trạng thái khi tác nhân là NH2
Dựa vào chênh lệch giá trị năng lương hoạt hóa
giữa các vị trí khi NH2 tấn công vào phân tử HNCO
(thấp nhất là ΔE= 9,5 (kJ/mol) của TS H2N-H), do
đó thứ tự ưu tiên là:
Vị trí số 1: H
Vị trí số 2: C
Vị trí số 3: N
Vị trí số 4: O
3.2.3. Tác nhân OH
Kết quả tối ưu hóa hình học theo phương pháp
B3LYP/6-311++G(d,p) thu được trạng thái chuyển tiếp
mà NH2 tấn công vào các vị trí khác nhau của HNCO:
94
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018
TS HO-H TS HO-N TS HO-C TS HO-O
Hình 7. Trạng thái chuyển tiếp khi NH2 tấn công vào các vị trí khác nhau của HNCO
Từ kết quả về mặt năng lượng chúng tôi thiết lập
giản đồ so sánh sau:
Hình 8. Giản đồ so sánh năng lương tương quan
giữa các trạng thái khi tác nhân là OH
Dựa vào sự chênh lệch giá trị năng lượng hoạt
hoá giữa các vị trí khi tác nhân OH tấn công vào
phân tử HNCO thì thứ tự ưu tiên là:
Vị trí số 1: H
Vị trí số 2: C
Vị trí số 3: N
Vị trí số 4: O
Kết quả so sánh giá trị ΔE khi các tác nhân tấn
công vào từng vị trí trên phân tử HNCO được trình
bày trong bảng 6.
Bảng 6. So sánh giá trị năng lượng hoạt hóa trong
phản ứng của HNCO với các gốc
Tác nhân
Phân tử HNCO
H N C O
TS CH3 43,7 73,5 85,5 118,1
TS NH2 9,5 105,1 57,6 193,5
TS OH 0,4 127,9 25,2 269,0
Qua bảng phân tích các kết quả tính toán các dữ
kiện nhiệt động, nhận thấy rằng các tác nhân hầu
hết tấn công vào vị trí H. Đó là do H có độ âm điện
(2,2) thấp hơn các nguyên tố khác trong phân tử
HNCO (N: 3,04; O: 3,44; C: 2,55) nên các liên kết
của nó dễ dàng bị phân cực hóa bởi các tác nhân
có độ âm điện lớn hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho
việc hình thành liên kết. Trong đó, tác nhân OH
tấn công là thuận lợi nhất với giá trị ∆E rất thấp là
0,4 (kJ/mol), sau đó đến NH2 (với giá trị ∆E = 9,5
(kJ/mol)). Điều này là do trong phân tử HNCO
nguyên tử H liên kết với N – nguyên tố có độ âm
điện lớn – nên H liên kết chặt chẽ với N, vì vậy
cần phải có một tác nhân với trung tâm phản ứng
là nguyên tố có độ âm điện lớn để làm phân li liên
kết H – N.
Với các vị trí N và O là những nguyên tố có độ
âm điện lớn, theo chiều tăng dần độ âm điện của
các trung tâm phản ứng (từ CH3, NH2, OH), giá trị
∆E tăng dần do các nguyên tử C, N, O (của các
tác nhân) tích điện cùng dấu với các nguyên tử
N và O (của phân tử HNCO). Điện tích trên các
nguyên tử (đơn vị là C) ở các trạng thái chuyển
tiếp như sau: TS H3C-N (C: -0,377, N: -0,693); TS
H2N-N (N: -0,480, N(HNCO): -0,563); TS HO-N
(O: -0,444, N: -0,484). Từ đây có thể thấy, theo
chiều tăng của độ âm điện thì điện tích trên trung
tâm phản ứng và N càng gần bằng nhau, điều đó
làm cho lực đẩy giữa các trung tâm phản ứng và
N tăng dần, tức là sự hình thành trạng thái chuyển
tiếp khó dần hay giá trị ∆E tăng dần. Đối với vị trí
O cũng tương tự như vậy.
Với các vị trí C và H, giá trị ∆E giảm dần theo thứ
tự các trung tâm phản ứng tăng dần độ âm điện,
đó là do khả năng phân cực hóa tăng dần.
Khi các tác nhân tấn công vào các vị trí bị che
khuất của phân tử HNCO thì ta thấy các góc ở
những vị trí này bị thu hẹp để tạo ra cấu trúc thuận
lợi nhất cho sự hình thành trạng thái chuyển tiếp.
Khi trạng thái chuyển tiếp đã được hình thành, liên
kết của nguyên tử tại vị trí đó với các nguyên tử
xung quanh bị kéo giãn. Đặc biệt, các nguyên tử
có độ âm điện bé hơn bị kéo giãn nhiều hơn.
4. KẾT LUẬN
Đã tính toán tính khả năng phản ứng của các
gốc - CH3, -NH2, -OH vào vị trí nguyên tử H, N, C,
O trong phân tử HNCO dựa vào hàng rào năng
lượng và phương pháp sử dụng độ mềm cục bộ.
Việc sử dụng độ mềm để dự đoán phản ứng trong
95
LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018
trường hợp này cho kết quả phù hợp với vị trí H,
các vị trí N, O, C kết quả chưa tối ưu. Nguyên
nhân do sự phân bố điện tích trong phân tử
HNCO là không định vị mà được trải đều trên toàn
phân tử.
Đối với hệ không có sự phù hợp tốt giữa hàng
rào năng lượng và độ mềm cục bộ, nên dựa vào
hàng rào năng lượng và thực nghiệm để dự đoán
khả năng phản ứng của các tác nhân vào các vị trí
khác nhau trong phân tử.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Snyder, L. E.; Buhl, D (1972). Interstellar Isocyanic
Acid. Astrophys. J. Vol. 177, pp. 619−623.
[2]. Yue Ma, Xiaodong Wu, Junyu Zhang, Rui Ran,
Duan Weng (2018). Urea-related Reactions and
Their Active Sites over Cu-SAPO-34: Formation of
NH3 and Conversion of HNCO. Applied Catalysis
B: Environmental. Vol. 227, pp. 198-208.
[3]. James A. Miller, Craig T. Bowman (1991).
Kinetic modeling of the reduction of nitric oxide
in combustion products by isocyanic acid.
International Journal of Chemical Kinetics. Vol.
23, pp. 289-313.
[4]. John D. Mertens, Katharina Kohse-Höinghaus,
Ronald K. Hanson, Craig T. Bowman (1991).
A shock tube study of H + HNCO → NH2 + CO.
International Journal of Chemical Kinetics. Vol.
23, pp. 655-668.
[5]. Luciano Fusina,Ian M. Mills (1981). The harmonic
force field and rz structure of HNCO. Journal of
Molecular Spectroscopy. Vol. 86, pp. 488-498.
[6]. Donghui Quan, Eric Herbst, Yoshihiro Osamura,
and Evelyne Roueff (2010). Gas-Grain modeling
of isocyanic acid (HNCO), cyanic acid (HOCN),
fulminic acid (HCNO), and isofulminic acid
(HONC) in assorted interstellar environments.
The Astrophysical Journal. Vol. 725, pp. 2101-
2109.
[7]. Valerio Lattanzit, Sven Thorwirth, Carl A.
Gottlieb and Michael C. McCarthy (2012).
Two isomers of Protonated Isocyanic
Acid. J. Phys. Chem. Lett. Vol. 3, No. 23,
pp. 3420-3424.
[8]. Yang, W.; Parr, R. G (1985). Hardness, softness,
and the fukui function in the electronic theory
of metals and catalysis. Proc. Natl. Acad.
Sci. Vol. 82, No. 20, pp. 6723-6726.
[9]. Yang, W.; Mortier, W.J (1986). The use of global
and local molecular parameters for the analysis of
the gas-phase basicity of amines. J. Am. Chem.
Soc. Vol. 108, pp. 5708-5711.
[10]. Fuentealba and R. Contreras (2002). Fukui
funtion in chemistry. Reviews of Mod