Компьютерное моделирование устойчивости супероксид-иона O2- в континуальной диэлектрической среде

• Published in: Izvestiya of Altai State University
• Main Authors: Рябых, Андрей Валерьевич, Маслова, Ольга Андреевна, Безносюк, Сергей Александрович, Жуковский, Марк Сергеевич, Масалимов, Абай Сабиржанович
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: Russian
• Published: Izvestiya of Altai State University 2020
• Subjects: condensed matter physics; continuum models of the dielectric medium of a solvent; oxygen superoxide ion; electron affinity energy; density functional method; computer simulation; физика конденсированного состояния; континуальные модели диэлектрической среды растворителя; супероксид-ион кислорода; энергия сродства к электрону; метод функционала плотности; компьютерное моделирование; Orca
• Online Access: http://izvestiya.asu.ru/article/view/%282020%291-05; https://doi.org/10.14258/izvasu(2020)1-05

Проведено компьютерное моделирование и выполнены расчеты параметров устойчивости (полной энергии, энергии связи, энергии ионизации и сродства к электрону, частот колебаний) в основных состояниях молекулы O2 (X 3Zg-) и супероксид-иона O2- (X 2Пg)в диэлектрических средах. Химические частицы помещались в топологическую полость континуальной среды. В СРСМ модели учтены энергия кавитации, электростатические и дисперсионные взаимодействия с континуальной поляризуемой средой растворителя. Расчеты реализованы с использованием алгоритмов пакета ORCA методом гибридного функционала плотности B3LYP в базисном наборе 6-31+G(d). Получены расчетные данные для эффективных сред с диэлектрической проницаемостью вакуума, бензола и воды. Показано, что рост диэлектрической проницаемости растворителя значительно увеличивает устойчивость супероксид-иона O2- по отношению к окислению и переходу в инактивированное состояние молекулы кислорода с расчетной энергией сродства к электрону: 0,495 эВ, 2,723 эВ, 3,803 эВ для вакуума, бензола и воды соответственно. In this paper, computer modeling is carried out, and stability parameters (total energy, binding energy, ionization and electron affinity, vibrational frequencies) at the ground states of the O2 (X 3Zg-) molecule and the superoxide ion O2- (X 2Пg) in dielectric media are calculated. Chemical particles have been placed in the topological cavity of the continuum medium. The CPCM model takes into account cavitation energy, electrostatic and dispersion interactions with a continuous polarized solvent medium. Calculations are performed using the algorithms of the ORCA package by the method of the hybrid density functional B3LYP in the basic set 6-31+G (d). The calculated data for effective media with a dielectric constant of vacuum, benzene, and water are obtained. It is shown that an increase in the dielectric constant of the solvent significantly increases the stability of the O2- superoxide ion with respect to oxidation and transition to an inactivated state of an oxygen molecule with ...