甲酸分解分子模拟.docx

武汉大学化学与分子科学学院分子模拟实验
甲酸的分解
2012301040010 杨平 星期三下午
一．甲酸与水的优化

反应物分子
甲酸
水

结构

总能量E(Kcal/Mol)
-118389.28
-47681.49

产物分子
一氧化碳
水

结构

总能量E(Kcal/Mol)
-70699.69
-47681.49

二．不同过渡态的模拟
(1) 1个水催化甲酸分解

氢键络合物 E =-166076.57Kcal/Mol

过渡态能量E = -166018.74 Kcal/Mol 过渡态键参数

1个水催化分解甲酸分解能量途径：

(2) 2个水催化甲酸分解

氢键络合物E = -213770.87 Kcal/Mol

过渡态能量E= -213724.31 Kcal/Mol 过渡态键参数

2个水催化甲酸分解的能量途径：

(3) 甲酸分子自催化分解

氢键络合物E = -236784.14 Kcal/Mol

过渡态能量E= -236730.94 Kcal/Mol 过渡态键参数

甲酸分子自催化分解能量途径：

三种催化反应的能量途径的比较：

三．实验结论
通过本实验中模拟的3种反应过渡态的反应路径来看，2个水催化甲酸分解时势垒最低，即最易发生反应。1个水催化甲酸分解势垒最高，甲酸自催化能量居中。

四．实验感想
综合以上对甲酸催化分解的三种不同过程的能量分析，发现不同催化条件对于同一化学反应影响有很大的不同。对于甲酸分解生成一氧化碳和水的反应来讲。由于反应在水相中进行，不可避免水与甲酸之间，甲酸甲酸分子之间会由于有氢键的存在而对反应产生不同的催化效果。H2O可以作为催化剂，传递质子从而使甲酸分解，可以由一个水分子作为催化剂，也可以由两个水分子作为催化剂，甚至可以多个水分子作为催化剂，不同数目的水分子与甲酸分子作用，由于氢键的形成而产生五元环、六元环、七元环甚至更多元环。正是由于环数及氢键作用力的不同导致不同反应中间体的能量和稳定性不一样。从而有不同的 催化效果。
分子模拟实验可以从微观的角度，能量的角度对化学反应进行模拟从而让我们可以更加具体形象的了解反应的具体过程。为我们更好的学习和掌握化学基础知识提供了一种完全新的路径。我在分子模拟课堂上学到了很多关于该软件的基本处理方法，学到了对待不同分子不同的分析方法，这些方法对于未来科学研究和学习都会有很大的帮助。经过该课的学习，解答了很多我之前不明白的地方，也为我以后的学习提供了很好的方向指引。总之，通过分子模拟的辅助可以让我们对一个反应有更深更好的理解和掌握，将对我们下一阶段的学习研究打下坚实的基础。
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