Experiment 4: Dispersion

Experiment 4: Dispersion#

Hintergrund#

In diesem Experiment sollen Sie sich mit den schwachen aber wichtigen nicht-kovalenten Wechselwirkungen beschäftigen. Ziel dieses Experiments ist es die London-Dispersion in Edelgasdimeren theoretisch zu beschreiben.

Beschreibung des Experiments#

1. Potentialkurven

Erstellen Sie Potentialkurven für folgende Edelgasdimere: \(\ce{Ar-Ar}\), \(\ce{Kr-Kr}\). Verwenden Sie dazu das B3LYP-Funktional jeweils ohne und mit Dispersionskorrektur (Keyword: D4) sowie einen def2-TZVP Basissatz. Ein Beispielinput für ein diatomaren System (\(\ce{He2}\)) ist gegeben. In folgendem Beispiel wird ein unrelaxierter Scan für die Bindungslänge von 3 bis 9 Angström in 60 Schritten durchgeführt:

! B3LYP D4 def2-TZVP TightSCF

%paras
   R= 3.0,9.0,60  # Keywoerter fuer einen unrelaxierten Scan
end               # der Parameter R wird in 60 Schritten
                  # von 3 nach 9 Angstroem variiert

*xyz 0 1
He 0 0 0
He 0 0 {R}

Sie finden die aufzutragenden Daten im Output. Tragen Sie Abstände (in Å) gegen relative Energie (in \(\text{kcal} \cdot \text{mol}^{-1}\)) auf.

2. Optimale Abstände und Dissoziationsenergien

Bestimmen Sie jeweils den optimalen \(\ce{Ar-Ar}\)- und \(\ce{Kr-Kr}\)-Abstand. Berechnen Sie die Dissoziationsenergien (B3LYP/def2-TZVP und B3LYP-D4/def2-TZVP) und geben Sie diese in \(\text{kcal} \cdot \text{mol}^{-1}\) an.

3. Diskussion

Wie verändern sich die Potentialkurven und Dissoziationsenergien mit Dispersionskorrektur im Gegensatz zu den Kurven ohne Dispersionskorrektur?

Bemerkung

Dichtefunktionale sind allgemein nicht in der Lage van-der-Waals Wechselwirkungen korrekt zu beschreiben, da langreichweitige Korrelation fehlt. Deswegen sollte man immer eine Dispersionskorrektur verwenden!

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