SnOn, SnO2n, SnO3n(n = 1~4)의 열역학적 안정성과 결합에너지에 대한 DFT 이론 연구

Abstract

본 연구에서는 반응성이 큰 황이 산소와 결합하여 산화황이 되고 이것들이 클러스터를 이루었 을 때의 구조와 결합에너지에 대하여 조사하였다. <TEX>$S_{n}O_{n},\;S_{n}O_{2n},\;S_{n}O_{3n}\;(n\;=\;1{\sim}4)$</TEX>까지의 여러 가능한 분자 구조를 B3LYP/6-311G** 이론수준까지 최적화 하였으며, 단량체(<TEX>$SO,\;SO_2,\;SO_3$</TEX>)가 증가할 때의 결합에너지를 MP2/6-311G** 수준까지 계산하였다. <TEX>$SnOn\;(n\;=\;1{\sim}4)$</TEX>의 경우 S-O 단량체 증가에 따라 상대적으로 안정화되는 경향이 강하게 나타났으며, 약 20-25 kcal/mol 정도 증가하는 것으로 예측 되었다. 반면 <TEX>$S_nO_{2n},\;S_nO_{3n} \;(n\;=\;1{\sim}4)$</TEX>의 경우에는 <TEX>$SO_2$</TEX> 나 <TEX>$SO_3$</TEX> 의 증가에 따른 열역학적 안정성이 상대적으로 덜 안정화 되는 것으로 나타났으며, SO2 단량체가 증가함에 따른 결합에너지 변화는 2.2 kcal/mol, 그리고 <TEX>$SO_3$</TEX> 단량체가 증가함에 따라 흡열반응으로 나타나 열역학적으로 더욱 불안정해질 것으로 예상된다. The theoretical calculations for <TEX>$S_nO_n,\;S_nO_{2n},\;S_nO_{3n}\;(n\;=\;1{\sim}4)$</TEX> have been considered at the B3LYP level of theory with various basis sets. The optimized geometries, harmonic vibrational frequencies, and binding energies are evaluated to elucidate the thermodynamic stability and spectroscopic properties. The harmonic vibrational frequencies for the molecules considered in this study show all real numbers implying true minima. The binding energies due to increasing of <TEX>$S_nO_n,\;S_nO_{2n},\;S_nO_{3n}$</TEX> monomers are calculated at the MP2/6-311G** level of theory. For <TEX>$S_nO_n\;(n\;=\;1{\sim}4)$</TEX>, the binding energy difference is about 20∼25 kcal/mol by adding SO monomer. For <TEX>$SO_2\;and\;SO_3\;(n\;=\;1{\sim}4)$</TEX>, the binding energy differences are relatively small by comparing to <TEX>$S_nO_n$</TEX>.