GUASSIAN中的NBO计算结果分析.docx
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GUASSIAN中的NBO计算结果分析
GUASSIAN中的NBO计算结果分析
在任务控制行中加上“Pop=nbo”关键词,可对分子进行全面的自然键轨道分析,如果添加的关键词为“Pop=NPA”,则只产生自然布居分析数据。
以C2v对称的甲醛分子为例,说明NBO计算输出文件的各相关信息的意义。
输入文件内容为:
#PHF/STO-3Gscf=tightpop=nbo
HF/STO-3G//HF/STO-3Gspformaldehyde
01
C1
O21r2
H31r32a3
H41r32a33180.0
r2=1.21672286
r3=1.10137241
a3=122.73666566
计算结束后,用文本编辑器打开对应的输出文件,查找“GaussianNBO”,可看到相应的计算结果。
主要有以下几部分重要的信息:
第一部分显示的是分子中各自然原子轨道占据状况。
NATURALPOPULATIONS:
Naturalatomicorbitaloccupancies
NAOAtomNolangType(AO)OccupancyEnergy
---------------------------------------------------------
1C1sCor(1s)2.00000-11.05947
2C1sVal(2s)1.08461-0.26145
3C1pxVal(2p)0.90165-0.04494
4C1pyVal(2p)0.993040.07032
5C1pzVal(2p)0.853790.14739
6O2sCor(1s)1.99999-20.15602
7O2sVal(2s)1.79982-1.09031
8O2pxVal(2p)1.09835-0.11626
9O2pyVal(2p)1.91857-0.38126
10O2pzVal(2p)1.37055-0.15404
11H3sVal(1s)0.989820.02250
12H4sVal(1s)0.989820.02250
第一列为原子轨道编号;第二列为原子符号;第三列为原子在分子结构中的编号;第四列“Lang”为原子的角量子数符号;第五列为原子轨道的类型,其中“Cor”指内层轨道(不参与成键),“Val”指价轨道,“Ryd”指激发态高能级轨道;第六列为轨道中占据的电子数;第七列为轨道的能量高低,即能级。
接下来的第二部分为自然布居分析结果。
SummaryofNaturalPopulationAnalysis:
NaturalPopulation
Natural-----------------------------------------------
AtomNoChargeCoreValenceRydbergTotal
-----------------------------------------------------------------------
C10.166922.000003.833080.000005.83308
O2-0.187281.999996.187290.000008.18728
H30.010180.000000.989820.000000.98982
H40.010180.000000.989820.000000.98982
=======================================================================
*Total*0.000003.9999912.000010.0000016.00000
从上面的数据中,可以看到每个原子上的自然电荷分布情况和该原子中各类轨道的电子占据状况。
NaturalPopulation
--------------------------------------------------------
Core3.99999(99.9997%of4)
Valence12.00001(100.0001%of12)
NaturalMinimalBasis16.00000(100.0000%of16)
NaturalRydbergBasis0.00000(0.0000%of16)
--------------------------------------------------------
以上列出的是各类轨道电子占据的汇总情况。
其中内层轨道有4个电子,价轨道有12个电子,基态电子共有16个,没有激发态电子。
AtomNoNaturalElectronConfiguration
----------------------------------------------------------------------------
C1[core]2s(1.08)2p(2.75)
O2[core]2s(1.80)2p(4.39)
H31s(0.99)
H41s(0.99)
----------------------------------------------------------------------------
以上给出的是每个原子的电子构型。
第三部分为分子的Lewis电子结构分析结果。
NATURALBONDORBITALANALYSIS:
OccupanciesLewisStructureLowHigh
Occ.--------------------------------occocc
CycleThresh.LewisNon-LewisCRBD3CLP(L)(NL)Dev
===================================================================
1
(1)1.9015.905330.094672402000.04
Structureaccepted:
NolowoccupancyLewisorbitals
Core3.99999(100.000%of4)
ValenceLewis11.90534(99.211%of12)
==============================================
TotalLewis15.90533(99.408%of16)
Valencenon-Lewis0.09467(0.592%of16)
Rydbergnon-Lewis0.00000(0.000%of16)
==============================================
Totalnon-Lewis0.09467(0.592%of16)
其中“CR”为内层电子对,“BD”为2中心键,“3C”为3中心键,“LP”为孤对电子,“(L)”指低占据Lewis轨道,“(NL)”指高占据非Lewis轨道。
第四部分给出的是每一个键轨道的电子占据状况和键轨道的组成。
(Occupancy)Bondorbital/Coefficients/Hybrids
---------------------------------------------------------------------------
1.(1.99777)BD
(1)C1-O2
(41.41%)0.6435*C1s(34.36%)p1.91(65.64%)
0.00000.58620.00000.00000.8102
(1s2s2px2py2pz)
(58.59%)0.7654*O2s(24.04%)p3.16(75.96%)
0.00000.49030.00000.0000-0.8716
2.(2.00000)BD
(2)C1-O2
(45.08%)0.6714*C1s(0.00%)p1.00(100.00%)
0.00000.00001.00000.00000.0000
(54.92%)0.7411*O2s(0.00%)p1.00(100.00%)
0.00000.00001.00000.00000.0000
3.(1.99522)BD
(1)C1-H3
(51.57%)0.7181*C1s(32.82%)p2.05(67.18%)
0.00000.57290.00000.7071-0.4145
(48.43%)0.6959*H3s(100.00%)
1.0000
4.(1.99522)BD
(1)C1-H4
(51.57%)0.7181*C1s(32.82%)p2.05(67.18%)
0.00000.57290.0000-0.7071-0.4145
(48.43%)0.6959*H4s(100.00%)
1.0000
5.(2.00000)CR
(1)C1s(100.00%)
1.00000.00000.00000.00000.0000
6.(1.99999)CR
(1)O2s(100.00%)
1.00000.00000.00000.00000.0000
7.(1.99857)LP
(1)O2s(75.96%)p0.32(24.04%)
0.00000.87160.00000.00000.4903
8.(1.91857)LP
(2)O2s(0.00%)p1.00(100.00%)
0.00000.00000.00001.00000.0000
9.(0.00338)BD*
(1)C1-O2
(58.59%)0.7654*C1s(34.36%)p1.91(65.64%)
0.00000.58620.00000.00000.8102
(41.41%)-0.6435*O2s(24.04%)p3.16(75.96%)
0.00000.49030.00000.0000-0.8716
10.(0.00000)BD*
(2)C1-O2
(54.92%)0.7411*C1s(0.00%)p1.00(100.00%)
(45.08%)-0.6714*O2s(0.00%)p1.00(100.00%)
11.(0.04564)BD*
(1)C1-H3
(48.43%)0.6959*C1s(32.82%)p2.05(67.18%)
0.0000-0.57290.0000-0.70710.4145
(51.57%)-0.7181*H3s(100.00%)
-1.0000
12.(0.04564)BD*
(1)C1-H4
(48.43%)0.6959*C1s(32.82%)p2.05(67.18%)
0.0000-0.57290.00000.70710.4145
(51.57%)-0.7181*H4s(100.00%)
-1.0000
其中“BD”指成键轨道,“BD*”为反键轨道,“CR”为内层电子占据轨道,“LP”为孤对电子占据轨道,“RY*”为单个激发态轨道。
1号键C-O为σ键,占有1.99777个电子。
其组成为0.6435C(sp1.91)+0.7654O(sp3.16),即该键由C原子的一个sp2杂化轨道和O原子的一个sp3杂化轨道组成。
成键轨道的具体组成为:
σ(C-O)=0.5862(2sC)+0.4903(2sO)+0.8102(2pzC)-0.8716(2pzO)
其中41.41%的电子位于C原子一方,58.59%的电子位于O原子一方,为极性σ键。
2号键C=O为π键,占有2.00000个电子。
其组成为C(p)+O(p),即该键由C原子的一个p轨道和O原子的一个p轨道组成。
成键轨道的具体组成为:
π(C-O)=1.000(2pxC)+1.000(2pxO)
其中45.08%的电子位于C原子一方,54.92%的电子位于O原子一方,为极性π键。
其它的键可以以此类推。
第五部分是通过二级微扰能的计算。
确定成键轨道电子与反键轨道电子间所有可能的相互作用。
其稳定化能E
(2)代表着电子从成键(或占据)轨道向反键(或空轨道)转移的程度,即电子的离域化程度。
SecondOrderPerturbationTheoryAnalysisofFockMatrixinNBOBasis
Thresholdforprinting:
0.50kcal/mol
E
(2)E(j)-E(i)F(i,j)
DonorNBO(i)AcceptorNBO(j)kcal/mola.u.a.u.
=======================================================================
withinunit1
1.BD
(1)C1-O2/11.BD*
(1)C1-H30.921.760.036
1.BD
(1)C1-O2/12.BD*
(1)C1-H40.921.760.036
3.BD
(1)C1-H3/9.BD*
(1)C1-O21.851.590.048
3.BD
(1)C1-H3/12.BD*
(1)C1-H41.711.360.043
4.BD
(1)C1-H4/9.BD*
(1)C1-O21.851.590.048
4.BD
(1)C1-H4/11.BD*
(1)C1-H31.711.360.043
8.LP
(2)O2/11.BD*
(1)C1-H329.851.040.159
8.LP
(2)O2/12.BD*
(1)C1-H429.851.040.159
从结果看,第8号自然轨道(LP
(2)),即孤对电子占据的轨道之一,与两个C-H反键轨道间的作用最大。
最后一部分是NBO结果汇总,给出各类键或轨道的电子占据状况、能量高低及电子离域方向。
NaturalBondOrbitals(Summary):
PrincipalDelocalizations
NBOOccupancyEnergy(geminal,vicinal,remote)
==========================================================================
Molecularunit1(CH2O)
1.BD
(1)C1-O21.99777-1.0940211(g),12(g)
2.BD
(2)C1-O22.00000-0.44319
3.BD
(1)C1-H31.99522-0.694659(g),12(g)
4.BD
(1)C1-H41.99522-0.694659(g),11(g)
5.CR
(1)C12.00000-11.05946
6.CR
(1)O21.99999-20.15611
7.LP
(1)O21.99857-0.98034
8.LP
(2)O21.91857-0.3812611(v),12(v)
9.BD*
(1)C1-O20.003380.89756
10.BD*
(2)C1-O20.000000.28199
11.BD*
(1)C1-H30.045640.66156
12.BD*
(1)C1-H40.045640.66156
----------------------------------------
TotalLewis15.90533(99.4083%)
Valencenon-Lewis0.09467(0.5917%)
Rydbergnon-Lewis0.00000(0.0000%)
----------------------------------------
Totalunit116.00000(100.0000%)
Chargeunit10.00000
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
BD指正常的二中心共价键,CR指内核电子对,LP指孤对电子,RY指高能级空轨道(可激发占据的轨道),RY*、BD*指相应的反键轨道。
BD
(1)、BD
(2)和BD(3)好象是指两个原子间存在的三个不同的键,比如乙炔中C-C之间有一个σ键和2个π键。
大概就是这样吧,刚好看了一点有关NBO的资料,现学现买。
xhlinkong(站内联系TA)
楼上说明白些好吗?
BD
(1)、BD
(2)和BD(3)中括号中数据1,2,3表达的是什么意思?
是分别表示单键,双键,叁键?
还是结合起来表示两个原子间存在的三个不同的键呢?
yytsnake(站内联系TA)
应该是指两个原子间存在的键吧,比如N2分子中,两个N原子之间存在三个键,BD
(1)、BD
(2)、BD(3)应该分别代表这三个键,其后的具体形式,应该是这三个键的具体组成和形式。
这个你得看两个原子间的键级是多少。
e.g.1就代表单键。
以此类推。
另外有时候键级不一定是整数。
xllifan(站内联系TA)
2楼:
Originallypostedbylkui486at2014-01-0417:
02:
35
这个你得看两个原子间的键级是多少。
e.g.1就代表单键。
以此类推。
另外有时候键级不一定是整数。
你好,很感谢你的回复。
我想问问是不是看这一块的信息?
1.(1.99777)BD
(1)C1-O2
(41.41%)0.6435*C1s(34.36%)p1.91(65.64%)
0.00000.58620.00000.00000.8102
(1s2s2px2py2pz)
(58.59%)0.7654*O2s(24.04%)p3.16(75.96%)
0.00000.49030.00000.0000-0.8716
2.(2.00000)BD
(2)C1-O2
(45.08%)0.6714*C1s(0.00%)p1.00(100.00%)
0.00000.00001.00000.00000.0000
(54.92%)0.7411*O2s(0.00%)p1.00(100.00%)
0.00000.00001.00000.00000.0000
BD是代表成键轨道。
后面括号里面的
(1)或者
(2)是代表σ键和π键吗?
lkui486(站内联系TA)
3楼:
Originallypostedbyxllifanat2014-01-0417:
17:
20
你好,很感谢你的回复。
我想问问是不是看这一块的信息?
1.(1.99777)BD
(1)C1-O2
(41.41%)0.6435*C1s(34.36%)p1.91(65.64%)
0.00000.58620.00000.00000.8102
(1s...
这个得看具体的杂化形式。
比如你的C和O分别怎么杂化的。
1似乎是单键C的SP2和O的SP3轨道作用。
2似乎是双键C的P和O的P轨道作用。
xllifan(站内联系TA)
4楼:
Originallypostedbylkui486at2014-01-0417:
35:
34
这个得看具体的杂化形式。
比如你的C和O分别怎么杂化的。
1似乎是单键C的SP2和O的SP3轨道作用。
2似乎是双键C的P和O的P轨道作用。
...
谢谢你的及时回复。
我又看了一下。
σ(C-O)=0.5862(2sC)+0.4903(2sO)+0.8102(2pzC)-0.8716(2pzO)
可以得到上述结果,这样C-O之间是σ键。
π(C-O)=1.000(2pxC)+1.000(2pxO)
可以得到上述结果,这样C-O之间是π键。
请问,上述的σ键和π键是如何确定的谢谢。
lkui486(站内联系TA)
5楼:
Originallypostedbyxllifanat2014-01-0417:
46:
52
谢谢你的及时回复。
我又看了一下。
σ(C-O)=0.5862(2sC)+0.4903(2sO)+0.8102(2pzC)-0.8716(2pzO)
可以得到上述结果,这样C-O之间是σ键。
π(C-O)=1.000(2pxC)+1.000(2pxO)
可以得到上述结果,这样C-O之间是π...
按照这个公式计算就可以得到分别的键级啊。
1是的结果差不多是1,2的结果就是2。
那么就说明你的C和O分别有一个σ和一个π键。
lkui486(站内联系TA)
5楼:
Originallypostedbyxllifanat2014-01-0417:
46:
52
谢谢你的及时回复。
我又看了一下。
σ(C-O)=0.5862(2sC)+0.4903(2sO)+0.8102(2pzC)-0.8716(2pzO)
可以得到上述结果,这样C-O之间是σ键。
π(C-O)=1.000(2pxC)+1.000(2pxO)
可以得到上述结果,这样C-O之间是π...
你的模型中hi羰基么?
这两个原子形成的?
xllifan(站内联系TA)
6楼:
Originallypostedbylkui486at2014-01-0417:
52:
58
按照这个公式计算就可以得到分别的键级啊。
1是的结果差不多是1,2的结果就是2。
那么就说明你的C和O分别有一个σ和一个π键。
...
弱弱的问下,是不是成键轨道的具体组成:
σ(C-O)=0.5862(2sC)+0.4903(2sO)+0.8
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