Равновесные конфигурации, энергии связи и гармонические и ангармонические спектры мономеров формальдегида (H2CO), фтористого водорода (HF) и их бинарного комплекса с водородной связью (H2CO∙∙∙HF) были рассчитаны на уровне MP2/6-311++G(3df,3pd) с учетом ошибки наложения базисов. Ангармонические расчеты были выполнены по колебательной теории возмущения второго порядка. Расчеты производились в программе GAUSSIAN 2016. Были проанализированы изменения частот и интенсивностей колебаний при формировании комплекса 1:1. Достаточно неожиданным результатом ангармонических расчетов стало высокая интенсивность (53 км/моль) полосы обертона внеплоскостного либрационного колебания HF. Также вариационным методом были решены 1 – 4 мерные ангармонические колебательные задачи в подпространствах, включающих валентное колебание HF. Было изучено влияние ангармоничности на структурные и спектральные параметры комплекса. Вариационные вычисления также подтвердили высокую интенсивность обертона полосы либрационного колебания HF.
Были зарегистрированы ИК спектры поглощения чистых HF и H2CO, а также их смеси при различных концентрациях мономеров в азотной матрице при температуре T = 8 K. Были обнаружены полосы комплекса валентных колебаний H–F, C–H, C=O, а также плоскостного либрационного колебания HF. Предсказания наших расчетов для изолированных молекул и комплексов, в особенности сдвиг частот при образовании комплекса, находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными, полученных в азотной матрице. Единственным исключением является частота валентных колебаний HF как в комплексе, так и в мономере. Причиной тому – большая ангармоничность этого колебания, а также сильное взаимодействие молекулы HF с матричным окружением. Особо отметим, что в спектре комплекса обнаружена достаточно сильная полоса около 1069 см−1, тогда как предсказанная частота обертона либрационного колебания HF – 1072 см−1.
Результаты данного исследования были недавно опубликованы [1]. Спектры были зарегистрированы с помощью оборудования ресурсного центра "Геомодель" научного парка СПбГУ.
[1] R.E. Asfin, V.P. Bulychev, M.V. Buturlimova, K.G. Tokhadze. Theoretical and matrix isolation studies of infrared spectra of the H2CO∙∙∙HF hydrogen-bonded complex. J. Mol. Struct. 1225 (2021) 129080 doi: 10.1016/j.molstruc.2020.129080
