- •Компьютерная технология квантово-химических расчетов с помощью программного пакета “gaussian” Методическое пособие
- •Введение
- •Строение электронной оболочки атома
- •Волновая функция электрона и стационарное уравнение Шредингера
- •1.2 Решение уравнения Шредингера для атома водорода и водородоподобных атомов
- •1.3 Многоэлектронные атомы
- •Аналитические аппроксимации атомных орбиталей и атомные базисные наборы
- •2.1 Метод молекулярных орбиталей (мо лкао)
- •Атомные псевдопотенциалы
- •II. Теория электронного строения молекул
- •В заключение этого раздела необходимо обратить внимание еще на одно весьма важное обстоятельство.
- •2.2 Теория возмущений Мёллера-Плессе
- •2.3 Теория функционала плотности
- •2.4 Полуэмпирические методы квантовой химии
- •2.5 Модель реакционного поля для учета эффектов сольватации
- •III. Порядок работы с программным пакетом квантово-химических расчетов “ гауссиан”
- •3.1 Структура файла исходных данных
- •0 1 (Спецификация молекулы)
- •Variables:
- •3.2 Структура выходного файла
- •Variables:
- •Initialization pass.
- •Isotopes: n-14,h-1,h-1,h-1
- •Item Value Threshold Converged? Maximum Force .043925 .000450 no
- •Virtual (a1) (e) (e) (e) (e) (a1) (a1) (e) (e) (a1)
- •Ir Inten -- 381.2474 22.7331 22.7331
- •22.61138 (Kcal/Mol)
- •Vibrational temperatures: 1230.35 2673.15 2673.15 5243.52 5468.34
- •Vibrational 22.653 .605 .172
- •3.3 Алгоритм составления z-матрицы
- •3.3.1. Использование внутренних координат атомов.
- •Variables:
- •Variables:
- •3.3.2 Использование декартовых координат атомов.
- •3.3.3 Смешанное использование внутренних и декартовых координат.
- •Variables:
- •3.3.4 Использование псевдоатомов.
- •Variables:
- •IV. Оптимизация молекулярной геометрии
- •Расчет молекулы при фиксированной геометрии
- •Оптимизация геометрии
- •V. Расчет путей химических реакций
- •5.1 Поверхность потенциальной энергии реакций
- •5.2 Поиск переходного состояния.
- •Variables:
- •Variable Old X -de/dx Delta X Delta X Delta X New X
- •Item Value Threshold Converged?
- •Variable Old X -de/dx Delta X Delta X Delta X New X
- •Item Value Threshold Converged?
- •Ir Inten -- 18.4533 18.9748 128.0921
- •1 Imaginary frequencies ignored.
- •Variables:
- •Variables:
- •Iteration 8
- •I X gradient displacement newx
- •Item value threshold converged?
- •Ir Inten -- 18.5781 18.9228 128.1958
- •1 Imaginary frequencies ignored.
- •5.3 Расчет пути химической реакции.
- •Irc calculation in mass-weighted internal coordinates
- •Variables:
- •VI. Учет влияния эффектов сольватации
- •Version: matrix inversion
- •174 Tesserae over a maximum of 1500
- •VII. Дополнительные сведения
- •7.1. Порядок следования разделов в исходном файле
- •7.2. Методы расчета, реализованные в Гауссиане
- •7.3. Встроенные базисные наборы и псевдопотенциалы атомов
- •7.4. Наиболее часто употребляемые директивы
- •7.4.1 Опции директивы Opt
- •7.4.2 Опции директивы Freq
- •7.4.3 Опции директивы scrf
- •7.4.4 Опции директивы scf
- •7.4.5 Опции директивы Pop
- •7.4.6 Опции директивы Guess
- •7.4.7 Опции директивы Geom
- •7.4.8 Опции директивы irc
- •7.5. Задание базисных наборов и псевдопотенциалов во входном файле
- •VIII. Заключение
Ir Inten -- 381.2474 22.7331 22.7331
Raman Activ -- 8.8171 10.4018 10.4019
Depolar -- .0560 .7500 .7500
Atom AN X Y Z X Y Z X Y Z
1 7 .00 .00 .12 .00 .07 .00 -.07 .00 .00
2 1 .00 -.14 -.56 .00 .10 .20 .78 .00 .00
3 1 -.12 .07 -.56 -.38 -.56 -.10 .12 .38 -.17
4 1 .12 .07 -.56 .38 -.56 -.10 .12 -.38 .17
В этом фрагменте сначала указывается порядковый номер частоты, затем - симметрия колебания, затем - частота колебания (в обратных сантиметрах), прочие характеристики колебания, и в конце - декартовы координаты максимальных смещений атомов. Таким образом расписывается каждая из частот, общее число которых равно 3N-6, где N - число атомов в системе.
Далее следует раздел термохимических характеристик.
-------------------
- Thermochemistry -
-------------------
Temperature 298.150 Kelvin. Pressure 1.00000 Atm.
Atom 1 has atomic number 7 and mass 14.00307
Atom 2 has atomic number 1 and mass 1.00783
Atom 3 has atomic number 1 and mass 1.00783
Atom 4 has atomic number 1 and mass 1.00783
Molecular mass: 17.02655 amu.
Principal axes and moments of inertia in atomic units:
1 2 3
EIGENVALUES -- 5.70459 5.70459 9.99158
X -.44721 .89443 .00000
Y .89443 .44721 .00000
Z .00000 .00000 1.00000
THIS MOLECULE IS AN OBLATE SYMMETRIC TOP.
ROTATIONAL SYMMETRY NUMBER 3.
ROTATIONAL TEMPERATURES (KELVIN) 15.18310 15.18310 8.66864
ROTATIONAL CONSTANTS (GHZ) 316.36633 316.36633 180.62612
Zero-point vibrational energy 94606.0 (Joules/Mol)
22.61138 (Kcal/Mol)
Vibrational temperatures: 1230.35 2673.15 2673.15 5243.52 5468.34
(KELVIN) 5468.34
Zero-point correction= .036034 (Hartree/Particle)
Thermal correction to Energy= .038932
Thermal correction to Enthalpy= .039876
Thermal correction to Gibbs Free Energy= .018030
Sum of electronic and zero-point Energies= -55.836170
Sum of electronic and thermal Energies= -55.833271
Sum of electronic and thermal Enthalpies= -55.832327
Sum of electronic and thermal Free Energies= -55.854174
E (Thermal) CV S
KCAL/MOL CAL/MOL-KELVIN CAL/MOL-KELVIN
TOTAL 24.430 6.567 45.980
ELECTRONIC .000 .000 .000
TRANSLATIONAL .889 2.981 34.441
ROTATIONAL .889 2.981 11.367
Vibrational 22.653 .605 .172
Q LOG10(Q) LN(Q)
TOTAL BOT .509254E-08 -8.293066 -19.112014
TOTAL V=0 .191028E+09 8.281097 19.051406
VIB (BOT) .271028E-16 -16.566986 -38.146895
VIB (V=0) .101666E+01 .007176 .016524
ELECTRONIC .100000E+01 .000000 .000000
TRANSLATIONAL .276153E+07 6.441150 14.831297
В завершение, как и в случае расчета без оптимизации геометрии, следует анализ заселенности по Малликену и зарядового распределения.
Финальный раздел выходного файла содержит архивный отчет о проведенном расчете.