mình vẫn không hiểu cách nào có thể tiếp cận vấn đề cấu trúc trong hướng nghiên cứu này cả
Đơn giản là người đề nghị ra nhiều cấu trúc và sau đó tính toán năng lượng của các tác chất, Trạng thái chuyển tiếp, Sản phẩm để tìm ra năng lượng hoạt hóa ==> sau đó lập giản đồ Năng lượng. Có dùng bất cứ chương trình tính toán nào dùng cho Hóa học để tính năng lương.
Theo như quanph nói thì mình chỉ dựng được một đường trong mặt phẳng 2 chiều (một chiều năng lượng, một chiều tọa độ) thôi, làm sao dựng bề mặt thế năng trong không gian ba chiều được.
Cách diển đạt của Mr quanph làm cho aqhl hiểu PES (Potential Energy Surface) chỉ đơn giản như một giản đồ đường phản ứng (reaction pathway). Hiểu đơn giản, PES là cách diển tả sự thay đổi năng lượng theo toạ độ các nguyên tử của cả hệ xem xét, tức sự thay đổi cấu trúc của hệ. Hệ này có thể là một phân tử hay tác chất, sản phẩm của phản ứng. Bằng cách này người ta có thể dự đoán các con đường có thể xẩy ra của một phản ứng vì người ta biết con đường nào thuận lợi nhất về mặt năng lượng, tất nhiên là ở góc độ tính toán lý thuyết. Do vậy PES là một không gian đa chiều, số nguyên tử càng nhiều thì số chiều càng nhiều, lúc này khái niệm Surface phải được “hiểu rộng hơn”. Giả sử hệ có N nguyên tử thì PES là một hàm của 3N-6 biến (đối với hệ có các nguyên tử không thẳng hàng), 3N-5 biến (đối với hệ có các nguyên tử thẳng hàng). Hy vọng không làm rối thêm vấn đề.
Mặt thế năng (Potential Energy Surface)
Mặt thế năng là một khái niệm tổng quát dùng để chỉ sự phụ thuộc của thế năng tương tác giữa các nguyên tử bên trong phân tử. Sau được gọi là thế nội năng phân tử - vào vị trí các nguyên tử .
Với hệ nhìu hơn 3 nguyên tử vì có quá nhìu bậc tự do cần được quan tâm khi vẽ một mặt đầy đủ nên mặt thế năng phải được rút gọn và được đăc trưng bởi các điểm tới hạn ( critical points) hoặc các điểm ổn định (statinary points) bao gồm : các cực đại, cực tiểu và các điểm yên ngựa (saddle point) nó, được biểu diễn theo các tham số cấu trúc phân tử cùng với các mặt bậc 2 xung quanh các điểm này.
Ở các điểm ổn định, lưc tác động lên các nguyên tử bằng 0 . Khi ấy đạo hàm bậc 1 của năng lượng theo tất cả các tọa độ của tất cả các hạt nhân phải bằng 0.
Còn cụ thể cách xác định, vẽ PES thì phải nhờ các bác :mohoi (
Tuy nhiên không phải bất cứ lúc nào PES cũng phải biểu diễn không gian 3 chiều cả, cá này phù thuộc vào cách lựa chọ các tham số đặc trưng.
Phương pháp đường phản ứng (Reaction path) được hiểu như là một phương pháp gần đúng thay vì nghiên cứu các hệ với một số lớn các tọa độ hạt nhân ta khảo sát theo một tọa độ duy nhất: khỏang cách dọc theo đường nối các chất phản ứng, các trạng thái chuyển tiếp, các chất trung gian bền và các sản phẩm trên bề mặt thế năng . Đường phản ứng có thể xác định như 1 đường dốc nhất SD(steepest descent) nối các điểm tới hạn với nhau. Theo “ Động lực học các phản ứng hóa học” thầy Đặng Ứng Vận.
Chào thanhhatbu_13, có vài đều phải hỏi bạn rồi: Bạn nói “Mặt thế năng là một khái niệm tổng quát dùng để chỉ sự phụ thuộc của thế năng tương tác giữa các nguyên tử bên trong phân tử”. Tại sao PES là một khái niệm tổng quát ? và khái niệm tổng quát là gì ?. Khái niệm này “dùng để chỉ sự phụ thuộc của thế năng tương tác giữa các nguyên tử bên trong phân tử”, vậy PES phải phụ thuộc vào yếu tố nào ?. Tại sao không thấy nói trong định nghĩa. Phương pháp đường phản ứng như bạn đề cập sẽ rất nguy hiểm khi chỉ khảo sát ở trạng thái chuyển tiếp (TS) vì ở TS các tọa độ của các nguyên tử thay đổi rất nhiều (vì cấu trúc thay đổi) nên không thể chỉ khảo sát một tọa độ. Ngay cả khi bạn cho rằng chỉ khảo sát một tọa độ duy nhất cũng không chính xác, theo hình vẽ của bạn thì khi đi từ A sang TS A rồi đến một cái Mimimun (đường màu đỏ) bạn đã phải thay đổi hai tọa độ đó chứ. PS: Trên hình vẽ của bạn chưa điền các đại lượng vẽ. Thêm một chút các đại lượng để đồ thị rõ ràng hơn
câu trên atbu trích nguyên trong sách của tác giả có ghi ở cuối bài. Còn câu hỏi của ncson :
Tại sao PES là một khái niệm tổng quát ? và khái niệm tổng quát là gì ?
atbu nghĩ cái này không có gì tranh cãi hay bàn luận ở đây. :liduc ( , Nếu có gì thì ncson cứ nói những quan điểm rõ ràng của bạn về định nghĩa này.
Khái niệm này “dùng để chỉ sự phụ thuộc của thế năng tương tác giữa các nguyên tử bên trong phân tử”, vậy PES phải phụ thuộc vào yếu tố nào ?. Tại sao không thấy nói trong định nghĩa.
Atbu hiểu cái PES như thế này, nếu có chi thiều sót anh em góp ý.
- PES dùng để chỉ thế năng tương tác , chính vì vậy nó phụ thuộc vào tương tác của các nguyên tử bên trong phân tử, mà điều này phụ thuộc chủ yếu vào khỏang cách giữa các nguyên tử khi chúng ta xét đến. Cụ thể khi ta đên 1 phản ứng hay 1 nhóm nguyên tử thì ta quan tâm đến độ khảong cách giữa chúng.KHi các nhóm nguyên tử này tham gia và tiến trình phản ứng thì thì khỏang cách giữa chúng thay đổi => nặng lượng tương tác cũng thay đổi nên thế năng cũng như năng lượng tòan phần thay đổi như thế mình sẽ khảo sát sự phụ thuộc của năng lượng tòan phần của từng tham số đặc trưng. Mình thào luận cái này đã hen,
good response, khi đó bạn sẽ phải khảo sát rất nhiều tọa độ vì chúng ảnh hưởng mạnh đến năng lượng. Do vậy trong tính toán PES người ta thường dùng các phương không đòi hỏi thời gian tính toán quá lớn như cơ học phân tử hay bán thực nghiệm, hoặc người ta sẽ sử dụng các phương pháp có độ chính xác cao nhưng khảo sát trên hệ nhỏ, cỡ 20 nguyên tử trở lại.
Mình thấy trong phần động học. Có lẽ nhánh này chỉ nằm trong phần tính toán lý thuyết vì đơn giản, chỉ trong 1 giai đoạn trong cái hình 3D biểu diễn thế năng ở trên, chỉ xét riêng một giai đoạn, mô tả được cấu trúc, cơ chế của nó cũng phải mất nhiều thời gian và công sức rồi. Cái mình vẫn luôn thắc mắc là khái niệm “cấu trúc” trong “động học cấu trúc” . Việc tính toán lý thuyết này có thể nói là không tưởng và chờ đợi rất nhiều ở các thế hệ máy tính cực mạnh mới. Vì mỗi tham số tham gia vào sẽ ảnh hưởng đến sự phức tạp của hệ tính toán nên ko thể cho ra được kết quả trong thời gian cho phép được. Vd như, xét phản ứng oxy hóa NO bằng các chất khử H2,CO, C3H6 trên Pt/Ba/Al2O3 chẳng hạn. Để mô hình hóa lý thuyết các quá trình hấp phụ, giải hấp, phản ứng, đầu tiên hệ khử chỉ có thể đơn giản hóa thành riêng H2 mà thôi, rồi đến hệ xúc tác chỉ còn Pt/Al2O3 vì thêm 1 biến sẽ rất phức tạp…
CHính vì vậy, trên quan điểm thực nghiên cứu động học xúc tác, mình cũng đã bỏ nhiều công sức để hiểu được cấu trúc của các hệ xúc tác, phần nào quyết định tính chất của một hệ xúc tác. Mình vẫn thích hiểu “động học cấu trúc” theo hướng: cấu trúc của chất vật trong việc xúc tác một quá trình hóa học.
Việc mô phỏng các hệ xúc tác, kể cả xúc tác rắn tuy khó nhưng cũng có rất nhiều nhóm nghiên cứu. Nhóm của Tom Ziegler là một ví dụ (www.cobalt.chem.ucalgary.ca/group/master.html). Hình như trinhthanhthuat dang làm về vấn dề này phải không ?