CCC:HomeWork3

Введение

В данной работе рассматривается расчёт спектров поглощения, а также моделирование равновесий на примере двуокиси азота.

Задание

1. Смоделировать УФ спектры NO₂ и N₂O₄, сделать выводы об их окраске.
2. Смоделировать равновесие 2 NO₂ ⇄ N₂O₄ при разных температурах.
3. Построить график константы равновесия от температуры и отметить температуру, при которой объёмная доля NO₂ будет меньше 0.1% при атмосферном давлении, с точностью до 20°C.

Для решения данной задачи нужно использовать программный пакет Orca.

Оформление задания

Описание выполнения домашней работы (составление инпут-файлов, построенные графики, расчёт температуры) необходимо прислать в формате DOCX или PDF на почту ccc@theorchem.ru. Формат отчёта свободный, однако он должен включать в себя все пункты из раздела Задание.

Дополнительные материалы

Расчёт термодинамики в Orca: https://www.orcasoftware.de/tutorials_orca/prop/thermo.html

Расчёт спектров поглощения: https://www.orcasoftware.de/tutorials_orca/spec/UVVis.html

Рекомендации по выполнению

Порядок выполнения:

1. Смоделировать УФ спектры NO₂ и N₂O₄, на их основании показать, что первый имеет бурый цвет, а второй — бесцветный. Для этого потребуется добавить в инпут секцию %tddft nroots N end, подставив вместо N нужное число возбуждённых состояний. Цвет молекулы определяется как дополнительный цвет к рассчитанному «цвету поглощения». Не проводите оптимизацию с включённым TD-DFT, расчёт с добавлением этой секции должен быть отдельным single point'ом.
2. Cмоделировать равновесие 2 NO₂ ⇄ N₂O₄ при разных температурах. Для этого надо, в числе прочего, найти, как задаётся температура в Orca в мануале. Можно добавить сразу несколько температур
3. Построить график константы равновесия от температуры (по точкам), найти на нём температуру, при которой константа будет таковой, что объёмная доля NO₂ будет меньше 0.1% при атмосферном давлении ($K=p_{N_{2}O_{4}}/p_{NO_{2}}^{2}$).