Ab-initio study of lithium ion solvation in acetonitrile

Александр Мухтарович Эркабаев, Сергей Эдуардович Попов, Ольга Викторовна Бушкова

Research output: Contribution to journalArticleResearchpeer-review

Abstract

Solvation structures and energy characteristics of the lithium ion solvated by acetonitrile molecules were studied by quantum chemical calculations. Formation of the first and the second formation shell is considered. Estimation of calculation accuracy and choosing of basis set were provided. RHF+MP2 level of theory with 6-311G** basis set was chosen to obtain corrected results. It was found that any one of the Li+(CH3CN)n (n = 1-6) solvates with actonitrile molecules in the first coordination shell can be formed, but the most probable is n = 4. The n value of 6 corresponds to the maximum allowable number of acetonitrile molecules in the first coordination shell of lithium cation. It was established that the formation of the second coordination sphere for Li+ in acetonitrile is unlikely. The full IR spectrum for each stable cluster Li+(CH3CN)n (n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 4+2, 6+1) in a gas phase has been calculated, and new information about the manifestation of solvate geometry in vibrational spectra was obtained. The most characteristic vibrations caused by relative vibrations of Li+ and coordinated acetonitrile molecules as a whole are located in far-infrared spectral region (0-700 см-1). Each stable cluster has specific spectral pattern in this spectral region, which can be used to identify the composition and geometry of the solvates.
Translated title of the contributionAb-initio study of lithium ion solvation in acetonitrile
Original languageRussian
Pages (from-to)25-46
JournalБутлеровские сообщения
Volume30
Issue number5
Publication statusPublished - 2012

Fingerprint

Solvation
Lithium
Ions
Molecules
Geometry
Vibrational spectra
Cations
Gases
Infrared radiation
acetonitrile
Chemical analysis

GRNTI

  • 31.00.00 CHEMISTRY

Level of Research Output

  • VAK List

Cite this

@article{c80caac831934041b7594df8b0481004,
title = "AB-INITIO ИССЛЕДОВАНИЕ СОЛЬВАТАЦИИ ЛИТИЯ В АЦЕТОНИТРИЛЕ",
abstract = "Квантово-химическими методами изучены структуры и энергетические характеристики иона лития, сольватированного молекулами ацетонитрила. Рассмотрено образование первой и второй координационной сферы. Проведена оценка точности расчетов и выбор базисного набора. Для получения корректных результатов расчетов был выбран метод RHF+MP2 с базисом 6-311G**. Установлено, что возможно формирование любого сольвата Li+(CH3CN)n (n = 1-6) с молекулами ацетонитрила в первой координационной сфере, однако анализ их структурных и энергетических параметров указывает на то, что наиболее вероятным является сольват с n = 4. Показано, что n = 6 соответствует максимально возможному числу молекул ацетонитрила в первой координационной сфере катиона лития. Установлено, что формирование второй координационной сферы Li+ в ацетонитриле маловероятно. Для каждого устойчивого кластера Li+(CH3CN)n рассчитан полный ИК спектр. Получена новая информация о проявлении геометрии сольвата в колебательном спектре. Наиболее характеристичные полосы поглощения, вызванные колебаниями Li+ и координированными молекулами растворителя как целого, относятся к длинноволновому диапазону спектра (0-700 см-1). Каждый устойчивый сольватный комплекс характеризуется индивидуальным набором полос поглощения в этой области, что может быть использовано для идентификации состава и геометрии сольвата.",
author = "Эркабаев, {Александр Мухтарович} and Попов, {Сергей Эдуардович} and Бушкова, {Ольга Викторовна}",
year = "2012",
language = "Русский",
volume = "30",
pages = "25--46",
journal = "Бутлеровские сообщения",
issn = "2074-0212",
publisher = "Общество с ограниченной ответственностью {"}Инновационно-издательский дом {"}Бутлеровское наследие{"}",
number = "5",

}

AB-INITIO ИССЛЕДОВАНИЕ СОЛЬВАТАЦИИ ЛИТИЯ В АЦЕТОНИТРИЛЕ. / Эркабаев, Александр Мухтарович; Попов, Сергей Эдуардович; Бушкова, Ольга Викторовна.

In: Бутлеровские сообщения, Vol. 30, No. 5, 2012, p. 25-46.

Research output: Contribution to journalArticleResearchpeer-review

TY - JOUR

T1 - AB-INITIO ИССЛЕДОВАНИЕ СОЛЬВАТАЦИИ ЛИТИЯ В АЦЕТОНИТРИЛЕ

AU - Эркабаев, Александр Мухтарович

AU - Попов, Сергей Эдуардович

AU - Бушкова, Ольга Викторовна

PY - 2012

Y1 - 2012

N2 - Квантово-химическими методами изучены структуры и энергетические характеристики иона лития, сольватированного молекулами ацетонитрила. Рассмотрено образование первой и второй координационной сферы. Проведена оценка точности расчетов и выбор базисного набора. Для получения корректных результатов расчетов был выбран метод RHF+MP2 с базисом 6-311G**. Установлено, что возможно формирование любого сольвата Li+(CH3CN)n (n = 1-6) с молекулами ацетонитрила в первой координационной сфере, однако анализ их структурных и энергетических параметров указывает на то, что наиболее вероятным является сольват с n = 4. Показано, что n = 6 соответствует максимально возможному числу молекул ацетонитрила в первой координационной сфере катиона лития. Установлено, что формирование второй координационной сферы Li+ в ацетонитриле маловероятно. Для каждого устойчивого кластера Li+(CH3CN)n рассчитан полный ИК спектр. Получена новая информация о проявлении геометрии сольвата в колебательном спектре. Наиболее характеристичные полосы поглощения, вызванные колебаниями Li+ и координированными молекулами растворителя как целого, относятся к длинноволновому диапазону спектра (0-700 см-1). Каждый устойчивый сольватный комплекс характеризуется индивидуальным набором полос поглощения в этой области, что может быть использовано для идентификации состава и геометрии сольвата.

AB - Квантово-химическими методами изучены структуры и энергетические характеристики иона лития, сольватированного молекулами ацетонитрила. Рассмотрено образование первой и второй координационной сферы. Проведена оценка точности расчетов и выбор базисного набора. Для получения корректных результатов расчетов был выбран метод RHF+MP2 с базисом 6-311G**. Установлено, что возможно формирование любого сольвата Li+(CH3CN)n (n = 1-6) с молекулами ацетонитрила в первой координационной сфере, однако анализ их структурных и энергетических параметров указывает на то, что наиболее вероятным является сольват с n = 4. Показано, что n = 6 соответствует максимально возможному числу молекул ацетонитрила в первой координационной сфере катиона лития. Установлено, что формирование второй координационной сферы Li+ в ацетонитриле маловероятно. Для каждого устойчивого кластера Li+(CH3CN)n рассчитан полный ИК спектр. Получена новая информация о проявлении геометрии сольвата в колебательном спектре. Наиболее характеристичные полосы поглощения, вызванные колебаниями Li+ и координированными молекулами растворителя как целого, относятся к длинноволновому диапазону спектра (0-700 см-1). Каждый устойчивый сольватный комплекс характеризуется индивидуальным набором полос поглощения в этой области, что может быть использовано для идентификации состава и геометрии сольвата.

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=17922826

M3 - Статья

VL - 30

SP - 25

EP - 46

JO - Бутлеровские сообщения

JF - Бутлеровские сообщения

SN - 2074-0212

IS - 5

ER -