Том 16, номер 03, статья № 6

Аннотация:

Оптимальные структуры и гармонические колебательные частоты комплексов воды NH₃, PH₃, AsH₃ были определены с использованием ограниченного метода Хартри - Фока и теории возмущения Меллера-Плессета второго порядка (МП2) с расширенным корреляционно сбалансированным базисом aug-cc-pVDZ для NH₃-H₂O, PH₃-H₂O комплексов и с 6-31++G(d,p) для AsH₃-H₂O комплекса. Теория возмущения МП2 дает достаточно точные результаты для структуры, дипольного момента и гармонических колебательных частот мономера воды. Анализ структурных тенденций показал, что расстояние между атомом кислорода и X (N, P, As) атомом увеличивается в ряду от N к As. Гармонические колебательные частоты, соответствующие OH_b (атом Н водородного мостика) валентному колебанию, характеризуются большим красным смещением - 224 см^-1 для NH₃-H₂O комплекса, тогда как для PH₃-H₂O и AsH₃-H₂O эти смещения около 20 см^-1. Интенсивности, соответствующие валентному колебанию OH_b-связи, увеличиваются на несколько порядков при образовании водородной связи. Анализ изменения интенсивностей посредством рассмотрения перераспределения электронной плотности выявляет, что возрастание интенсивности частоты валентного колебания донора протона определяется главным образом увеличением переноса заряда при образовании H-связи.

Список литературы:

1. Fillery-Travis A.J., Legon A.C., Willoughby L.C. The structure of NH3-H2O // Proc. Roy. Soc. London. A. 1984. V. 396. P. 405-411.
2. Herbine P., Hu T.A., Johnson G., Dyke T.R. The structure of NH3-H2S and free internal rotational effects // J. Chem. Phys. 1990. V. 93. Iss. 8. P. 5485-5495.
3. Stockman P.A., Bumgarner R.E., Suzuki S., Blake G.A. Microwave and tunable far-infrared laser spectroscopy of the ammonia-water dimer // J. Chem. Phys. 1992. V. 96. Iss. 4. P. 2496-2510.
4. Fraser G.T., Suenram R.D. Perturbations in the infrared spectrum of the NH3 umbrella mode of HOH-NH3 // J. Chem. Phys. 1992. V. 96. Iss. 10. P. 7287-7297.
5. Engdahl A., Nelander B. The intermolecular vibrations of the ammonia water complex. A matrix isolation study // J. Chem. Phys. 1989. V. 91. Iss. 11. P. 6604-6612.
6. Nelander B., Nord L. Complex between Water and Ammonia // J. Phys. Chem. 1982. V. 86. N 22. P. 4375-4379.
7. Yeo G.A., Ford T. // Struct. Chem. 1992. V. 3. P. 75-82.
8. Pimentel G.C., McClellan A.L. Study of Ammonia complex // Ann. Rev. Phys. Chem. 1971. V. 22. P. 349-353.
9. Gebbie H.A., Burroughs W.J., Chamberlain J., Harries J.E., Jones R.G. Dimers of the water molecule in the earth's atmosphere // Nature (Gr. Brit.). 1969. V.221. P.143-145.
10. Latajka Z., Scheiner S. Structures, Energetics, and Vbrational Spectrum of NH3…HOH // J. Phys. Chem. 1990. V. 94. N 1. P. 217-227.
11. Rzepa H.S., Min Yan Yi. Ab initio study of H2O…NH3 and H2O…PH3 // J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2. 1990. P. 943-954.
12. Dykstra C.S., Andrews L. Structures, stabilities, and intermolecular vibration frequencies of small ammonia complex by molecular mechanics for clusters analysis // J. Chem. Phys. 1990. V. 92. Iss. 10. P. 6043-6048.
13. Coitino E.L., Ventura O.N., Sosa R.M. // J. Mol. Struct. 1992. V. 254. P. 315-320.
14. Yeo G.A., Ford T.A. Ab initio molecular orbital calculations of the infrared spectra of complexes of water, ammonia and hydroxylamine. Part 10. The intermolecular modes // J. Mol. Struct. 1992. V. 266. P. 183-204.
15. Vauthier E.C., Barone V., Minichino C., Fliszar S. // Can. J. Chem. 1990. V. 68. P. 1233-1239.
16. Del Bene J.E. Ab Initio Molecular Orbital Study of the Structure and Energetics of Neutral and Changed Biomolecular Hidrides AHn (A = N, O, F, P, S, and Cl) // J. Phys. Chem. 1988. V. 92. N 10. P. 2874-2880.
17. Cohen R.C., Saykally R.J. Extending the Collacation Method to Multidimentional Molecular Dynamics: Direct Determination of the Intermolecular Potential of Ar-H2O from Tunable Far-Infrared Laser Spectrum // J. Phys. Chem. 1990. V. 94. N 20. P. 7991-8000.
18. Novoa J.J., Tarron B., Myung-Hwan Whangbo L.M. Interaction energies associated with short intermolecular contacts of C-H bonds. Ab initio computational study of the C-H…O contact interaction in CH4…OH2 // J. Chem. Chem. 1991. V. 95. Iss. 7. P. 5179-5186.
19. Novoa J., Mota F. Substituent effects in intermolecular C(sp3)-H…O(sp3) contacts: how strong can a C(sp3)-H…O(sp3) hydrogen bond be? // Chem. Phys. Lett. 1997. V. 266. Iss. 1-2. P. 23-30.
20. Молекулярные постоянные нерганических соединений / Под ред. К.С. Краснова. Л.: Химия, 1979. 446 с.
21. Herbine P., Dyke T.R. Rotational spectra and structure of the ammonia-water complex // J. Chem. Phys. 1985. V. 83. N 8. P. 3768-3774.
22. Benedict W.S., Gailar N., Plyler E.K. // J. Chem. Phys. 1956. V. 24. P. 1139-1143.
23. Xantheas S.S., Dunning T.H. Ab initio studies of cyclic water clusters (H2O)n, n = 1-6. I. Optimal structures and vibrational spectra // J. Chem. Phys. 1993. V. 99. N 11. P. 8774-8792.
24. Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B., Scuseria G.E., Robb M.A., Cheeseman J.R., Zakrzewski V.G., Montgomery J.A., Jr., Stratmann R.E., Burant J.C., Dapprich S., Millam J.M., Daniels A.D., Kudin K.N., Strain M.C., Farkas O., Tomasi J., Barone V., Cossi M., Cammi R., Mennucci B., Pomelli C., Adamo C., Clifford S., Ochterski J., Petersson G.A., Ayala P.Y., Cui Q., Morokuma K., Malick D.K., Rabuck A.D., Raghavachari K., Foresman J.B., Cioslowski J., Ortiz J.V., Stefanov B.B., Liu G., Liashenko A., Piskorz P., Komaromi I., Gomperts R., Martin R.L., Fox D.J., Keith T., Al-Laham M.A., Peng C.Y., Nanayakkara A., Gonzalez C., Challacombe M., Gill P.M.W., Johnson B.G., Chen W., Wong M.W., Andres J.L., Head-Gordon M., Replogle E.S., and Pople J.A. Gaussian 98, Revision A.3. Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 1998.