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jianqin

金虫 (正式写手)

[求助] 两个产物的能量之和比过渡态要高如何解释吗?

用DFT,6-311G**基组计算一个裂解反应A经过过渡态TS得到B和C。
反应能垒大概30 kcal/mol,用irc做了正,反两个方向的验证,证明是合理的。
但是发现优化后B的能量加上优化后C的能量的和,竟然比过渡态能量还高,而且高出了足足有12kcal/mol,看上去很不合理。
从irc的计算结果来看,正反应方向上,经历过渡态后,体系总体的能量是不断降低的,也就是B和C相距不是很远的时候总体能量还是低于过渡态的,但是单独优化B和C,他们的能量和却比过渡态高。
请问这种情况如何解释?
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songyunlong

金虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
没考虑溶剂化吧?
为了人类美好的明天!!
2楼2013-04-19 23:06:36
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yongleli

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
zhou2009: 金币+5 2013-04-20 08:45:13
jianqin: 金币+5, ★★★很有帮助 2013-04-20 10:14:43
楼上说的也有一定道理,但是提醒楼主,
大部分反应都存在van der Waals中间体,
这个中间体的能量低于被分离于无穷远处的反应物。
比如SN2反应,Cl+CH3X,X=F, Cl, Br, 就是如此。

所以,楼主是不是IRC扫描到了vdW complex?
还有,楼主的体系是不是离子反应?
如果是离子反应,反应路径上经常是起起伏伏的,
往往需要扫描一下势能曲线。

这里有一篇文章供参考:

The Journal of Chemical Physics 2013, 138 (14), 141102-3.

» 本帖已获得的红花(最新10朵)

3楼2013-04-20 08:12:29
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jianqin

金虫 (正式写手)

引用回帖:
2楼: Originally posted by songyunlong at 2013-04-19 23:06:36
没考虑溶剂化吧?

是气相条件,是我没有说清楚。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
4楼2013-04-20 09:43:19
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jianqin

金虫 (正式写手)

送红花一朵
引用回帖:
3楼: Originally posted by yongleli at 2013-04-20 08:12:29
楼上说的也有一定道理,但是提醒楼主,
大部分反应都存在van der Waals中间体,
这个中间体的能量低于被分离于无穷远处的反应物。
比如SN2反应,Cl+CH3X,X=F, Cl, Br, 就是如此。

所以,楼主是不是IRC扫描到 ...

谢谢你的解答!A的确是离子,B和C一个是中性分子一个是离子。那么生成物的能量应该如何算?是作为复合物算还是B和C单独能量的和?

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
5楼2013-04-20 10:13:47
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zhenwuhuang

至尊木虫 (文学泰斗)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
看看其他虫子们曾经的讨论,或许对你有帮助。http://muchong.com/html/201212/5277307.html
6楼2013-04-20 10:54:53
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marson

银虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
jianqin: 金币+5, ★★★很有帮助 2013-04-20 12:49:39
两个分开的总和高于TS很正常啊,你应该将ta俩complex的能量跟ts做对比~路径的话ts下一步就是complex,然后再经过变化后形成所谓的两个独立的分开的物质,你考虑能量的话按照路径来说应该拿ts下一步的复合物的能量做对比~
思想有多远,我们就能走多远~
7楼2013-04-20 10:58:03
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zwbwldzjy

铜虫 (职业作家)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
没大看明白,如果两个能量之和大于过渡态能量是非常正常的,因为你选择了其他的零点,而如果是其中一个反应物的能量高于过渡态,那有可能是方法问题,换CCSD或者MP2就会不同,亦或者算单电能量校正之后就会变好,也可能是又络合物中间体,走路径时没有停,可以看看路径中的能量变化。
8楼2013-04-20 14:21:22
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yongleli

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
jianqin: 金币+5, ★★★很有帮助 2013-04-21 11:00:31
引用回帖:
5楼: Originally posted by jianqin at 2013-04-20 10:13:47
谢谢你的解答!A的确是离子,B和C一个是中性分子一个是离子。那么生成物的能量应该如何算?是作为复合物算还是B和C单独能量的和?
...

感谢你的关注!

离子反应容易形成复合物中间体是因为静电吸引力比较强。
这要看你到底要做什么。如果只想研究过渡态,找到过渡态就很好了。
再有无穷远处的反应物和产物,就可以知道反应是吸热还是放热。

如果要用TST算反应速率,请参考W. Hase的文章。
这时候不光要用到TS的能量,也要考虑vdW complex的能量。
因为有这些坑会拖慢反应速率。

但是离子反应的势能面一般比较复杂,可能不止一条反映路径。
希望能多找几个过渡态,好好弄明白沿哪条通道反应。
如果要研究整个反应,就要把所有的vdW complex也找到。

这里有一篇参考文献,希望对你有启发。
Zhang, J.; Lourderaj, U.; Addepalli, S. V.; de Jong, W. A.; Hase, W. L., Quantum Chemical Calculations of the Cl− + CH3I → CH3Cl + I− Potential Energy Surface†. The Journal of Physical Chemistry A 2008, 113 (10), 1976-1984.

文章里,两个分离于无穷远的反应物能量设为0点,
反应入口通道上形成了一个vdW complex,能量低很多,为-11.5kcal/mol,然后经历过渡态,-5.4kcal/mol;
再到产物vdW complex,-24kcal/mol,最后生成产物,
能量为-15.5kcal/mol。这个反应总体上是放热的。
9楼2013-04-21 08:04:42
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