- •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
Variable Old X -de/dx Delta X Delta X Delta X New X
(Linear) (Quad) (Total)
cn2 2.15429 0.14660 0.00000 0.03433 0.03433 2.18861
hn3 2.98577 -0.09953 0.00000 -0.20356 -0.20356 2.78220
hnc3 1.57080 -0.01618 0.00000 -0.21768 -0.21768 1.35312
Item Value Threshold Converged?
Maximum Force 0.146603 0.000450 NO
RMS Force 0.102731 0.000300 NO
Maximum Displacement 0.217677 0.001800 NO
RMS Displacement 0.173205 0.001200 NO
GradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGrad
...
SCF Done: E(RHF) = -92.2460426752 A.U. after 9 cycles
Convg = 0.3942D-08 -V/T = 2.0019
S**2 = 0.0000
GradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGrad
Step number 9 out of a maximum of 20
All quantities printed in internal units (Hartrees-Bohrs-Radians)
Swaping is turned off.
Eigenvalues --- -0.09905 0.77882 1.54296
Eigenvectors required to have negative eigenvalues:
cn2 hn3 hnc3
1 -0.05019 0.86888 -0.49247
Linear search not attempted -- option 19 set.
Variable Old X -de/dx Delta X Delta X Delta X New X
(Linear) (Quad) (Total)
cn2 2.23492 0.00010 0.00000 0.00002 0.00002 2.23493
hn3 2.65877 0.00001 0.00000 0.00094 0.00094 2.65972
hnc3 0.96110 0.00021 0.00000 -0.00026 -0.00026 0.96084
Item Value Threshold Converged?
Maximum Force 0.000205 0.000450 YES
RMS Force 0.000131 0.000300 YES
Maximum Displacement 0.000942 0.001800 YES
RMS Displacement 0.000564 0.001200 YES
Optimization completed.
-- Stationary point found.
----------------------------
! Optimized Parameters !
! (Angstroms and Degrees) !
---------------------- ---------
!Name Value Derivative information (Atomic Units) !
-----------------------------------------------------------------
! cn2 1.1827 -DE/DX = 0.0001 !
! hn3 1.407 DE/DX = 0. !
! hnc3 55.0669 -DE/DX = 0.0002 !
----------------------------------------------------------------- GradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGradGrad
...
В первом фрагменте выходного файла содержатся основные результаты работы процедуры оптимизации геометрии. Первая часть данного фрагмента относится к первому шагу оптимизации (Step number 1 out of a maximum of 20), вторая - к последнему (Step number 9 out of a maximum of 20). Видно, что начальная структура переходного состояния, имеющая энергию Е(RHF)=-92.201607 Хартри, отвечает точке на ППЭ, в которой Гессиан уже имеет одно отрицательное собственное значение, равное -0.11555. Таким образом, начальная структура переходного состояния была задана удачно. Напомним, что на первом шаге оптимизации элементы Гессиана вычислялись точно (параметр CalcFC). Процедура оптимизации геометрии завершилась на девятом шаге. Конечная структура переходного состояния имеет энергию Е(RHF)=-92.246042 Хартри. Оптимизированные геометрические параметры приведены в конце данного фрагмента выходного файла.
Следующий фрагмент выходного файла содержит основные результаты расчета, задаваемого директивой Freq.
...
Standard orientation:
-----------------------------------------------------------------
Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms)
Number Number Type X Y Z
-----------------------------------------------------------------
1 7 0 0.082390 -0.564404 0.000000
2 6 0 0.082390 0.618263 0.000000
3 1 0 -1.071068 0.241250 0.000000
-----------------------------------------------------------------...
Harmonic frequencies (cm**-1), IR intensities (KM/Mole),
Raman scattering activities (A**4/AMU), Raman depolarization ratios,
reduced masses (AMU), force constants (mDyne/A) and normal coordinates:
1 2 3
A' A' A'
Frequencies -- -1215.8100 2127.5020 2452.4171
Red. masses -- 1.1766 12.1714 1.0557
Frc consts -- 1.0247 32.4586 3.7410
