О возможности автокаталитического связывания молекулярного азота его окислами

Abstract

Неэмпирическим квантово-химическим методом функционала плотности DFT/B3LYP с использованием расширенного базиса 6-311++G(3df) показано, что термодинамически запрещенная реакция окисления молекулярного азота диоксидом азота в основном состоянии (²А₁) может проходить по бимолекулярному механизму взаимодействия через электронно-возбужденное состояние NO₂(²А”). На основе сопоставления рассчитанных и экспериментальных данных предложен автокаталитический механизм участия окислов азота в связывании N₂, в котором азотистая кислота HNO₂ является катализатором окислительного процесса. Продукты распада HNO₂ служат потенциальным источником электронно-возбужденного состояния диоксида азота •O–N=O (²А”), которое характеризуется наличием спин-активного атома кислорода, способного активировать тройную связь N≡N и осуществить реакцию окисления молекулярного азота.

Неемпіричним квантово-хімічним методом функціонала щільності DFT/B3LYP з використанням розширеного базису 6-311++G(3df) показано, що реакція окиснення молекулярного азоту нітроген діоксидом, яка є термодинамічно забороненою в основному стані (²А₁), може проходити за бімолекулярним механізмом взаємодії через електронно-збуджений стан NO₂ (²А”). На основі порівняння розрахункових та експериментальних даних запропоновано автокаталітичний механізм участі окислів азоту у зв’язуванні N₂, в якому азотиста кислота HNO₂ є каталізатором окисного процесу. Продукти розпаду HNO₂ є потенційним джерелом електронно-збудженого стану нітроген діоксиду •O–N=O (²А”), який характеризується наявністю спин-активного атома оксигену, здатного активувати потрійний зв’язок N≡N та здійснити реакцію окиснення молекулярного азоту.

By nonempirical quantum-chemical method of density functional theory DFT/B3LYP with use of the expanded basis 6-311++G(3df) it is shown, that thermodynamic forbidden oxidation reaction of molecular nitrogen by nitrogen dioxide in the ground state (²А₁) can pass via bimolecular mechanism of interaction with the (²А”) excited state of NO₂. Based on a comparison of the calculated and experimental data it is offered the autocatalytic mechanism of participation of nitrogen oxides in dinitrogen fixation reaction when nitrous acid HNO₂ is the catalyst of oxidizing process. Products of separation HNO₂ serve as the potential contributor of the excited state of nitrogen dioxide •O–N=O (²А”) which is characterized by presence of the spin-active oxygen atom, capable to activate triple N≡N bond and to carry out the oxidation reaction of molecular nitrogen.