Object

Title: Metoda analizy reorganizacji wiązań na ścieżce reakcji chemicznej

Title in english:

The method for observation of the bond reorganization on the reaction path

Creator:

Jędrzejewski, Mateusz

Contributor:

Komorowski, Ludwik. Promotor ; Ordon, Piotr. Promotor

Abstrakt:

Punktem wyjściowym badań były koncepcje Ordona i Tachibany wyznaczania ewolucji reaktywności supercząsteczki na trajektorii IRC. Pierwszym rozszerzeniem tych idei było przedstawienie siły reakcji i stałej siłowej reakcji w rozdzielczości atomowej. Przypisanie wkładów atomowych sile reakcji pozwoliło na wskazanie atomów, które pokonują najdłuższy dystans podczas przemiany chemicznej, jednak nie pozwoliło na zidentyfikowanie towarzyszących jej zmian gęstości elektronowej. Również rozszerzenie metody na drugą pochodną po liczbie postępu reakcji  (stałą siłową reakcji) nie przyniosło oczekiwanego efektu. Interesujące wyniki uzyskane na tej drodze ograniczone były wyłącznie do wielkości globalnych, tj. charakteryzujących supercząsteczkę jako całość; ten punkt widzenia jest mało użyteczny dla analizy strukturalnej w chemii. Najważniejszym elementem tej pracy jest numeryczne zaimplementowanie koncepcji podatności reakcyjnej atomów i wiązań (Reaction Fragility) Ten schemat obliczeniowy pozwala na śledzenie mechanizmu reakcji chemicznej, czyli sekwencji zrywania i tworzenia się wiązań na trajektorii IRC, podając dodatkowo wartość współrzędnej reakcji, dla której zachodzi określona przemiana. Przedstawienia widma podatności reakcji w rozdzielczości atomowej i w rozdzielczości wiązań są jednoznaczne, gdyż wynikają z definicji siły Hellmanna-Feynmana. Drugim logicznym krokiem było rozpoznanie własności macierzy połączeń DFT, czyli macierzy kwadratowej o wymiarze n (liczba atomów w układzie), której wyrazami są dywergencje sił H-F działających na jądra, z definicji zależne wprost od funkcji gęstości elektronowej. Dywergencje te jako iloczyny skalarne, są niezależne od transformacji układu współrzędnych (przesunięcie lub obrót); dzięki temu ewolucja elementów zawartych w macierzy gęstości na ścieżce reakcji niesie wprost informacje o następujących na kolejnym kroku reakcji zmianach gęstości elektronowej wokół każdego atomu. ; The starting point of the research were the concepts of Ordon and Tachibana for determining the evolution of supermolecule reactivity along the IRC trajectory. The first extension of these ideas was to represent the reaction force and reaction force constant at atomic resolution. Assigning atomic contributions to the reaction force allowed to identify atoms that travel the longest distance during a chemical change but did not allow for identification the accompanying variations in electron density. Also, extending the method to the second derivative of the reaction progress number  (the reaction force constant) did not bring the expected effect. The interesting results obtained in this way were limited only to global quantities, i.e., those characterizing the supermolecule as a whole; this point of view is of little use for structural analysis in chemistry. The most important element of this work is the numerical implementation of the concept of reaction fragility of atoms and bonds. This computational scheme allows for tracking the mechanism of a chemical reaction, i.e. the sequence of breaking and forming bonds along the IRC trajectory, additionally providing the value of the reaction coordinate for which a specific transformation occurs. The representations of the reaction susceptibility spectrum at atomic resolution and bond resolution are unambiguous because they result from the definition of the Hellmann-Feynman force. The second logical step was to recognize the properties of the DFT connection matrix, i.e., a square matrix of dimension n (the number of atoms in the system), whose expressions are the divergences of H-F forces acting on the nuclei, which depend directly on the electron density function. These divergences, as scalar products, are independent of the transformation of the coordinate system (shift or rotation); the evolution of the elements contained in the density matrix along the reaction path directly carries information about the changes in electron density around each atom at the next step of the reaction.

Publisher:

Politechnika Wrocławska

Place of publication:

Wrocław

Date:

2024

Resource Type:

rozprawa doktorska

Resource Identifier:

oai:dbc.wroc.pl:140830

Language:

pol

Relation:

Politechnika Wrocławska. Wydział Chemiczny

Rights:

Wszystkie prawa zastrzeżone (Copyright)

Access Rights:

Dla wszystkich w zakresie dozwolonego użytku

Rights Owner:

Własność autora

Location:

Politechnika Wrocławska

Coveredge:

ProQuest YES

Objects Similar

×

Citation

Citation style:

This page uses 'cookies'. More information