高斯计算.docx
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高斯计算
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CentralSouthUniversity
结构化学之高斯计算
学院:
化学化工学院
班级:
姓名:
学号:
导师:
2014年1月
Gaussian是一个功能强大的量子化学综合软件包。
计算可以对体系的基态或激发态执行。
可以预测周期体系的能量,结构和分子轨道。
因此,Gaussian可以作为功能强大的工具,用于研究许多化学领域的课题,例如取代基的影响,化学反应机理,势能曲面和激发能等等。
下面我们通过举个例子进行计算验证:
事前计算机上已经安装好了Gaussian03和GaussView3.07这两个软件:
开始运行GaussView3.07,点击File、New、CreateMolGroup,打开一个新的窗口
第一步,写好高斯输入文件
输入
输出
下面进行能量的计算:
轨道1
轨道2
3
进行NMR计算:
下面进行键长的计算:
键长
其红外光谱图为:
至此计算完毕。
在Gaussian计算中,为了确定优化得到的几何结构是势能面上的局域极小点还是鞍点,或者要得到相关的热力学性质,经常需要对优化后的几何结构进行振动分析。
首先,原则上说,振动频率分析只对稳定结构有意义。
第二,Gaussian计算中,频率的计算一定要在和分子结构优化相同的方法,基组下进行,否则计算的结果是没有意义的。
第三,频率计算中可以考虑同位素效应(Freq=ReadIsotopes)。
第四,各种方法计算的频率和实验结果之间存在系统误差,需要乘以一个约化因子来进行校正(Scale=f)。
第五,Gaussian的频率计算有时会遇到下面的警告:
Warning--explicitconsiderationof3degreesoffreedomasvibrationsmaycausesignificanterror
这时一般有两种可能:
一种可能是,优化的几何结构不够精确,还没有达到稳定点。
对于这种情况,需要考虑用OPT=tight或OPT=VeryTight,结合Int=fine或者Int=VeryFine进行更加精确的优化。
第二种可能是,在计算的振动模式中,有部分的低频模式对应于内转动模式,在热力学分析中应该按自由转子或受阻转子模型处理,如果按谐振子模型处理会造成较大的误差。
采用受阻内转子模型,可以用Freq=Hindered-Rotor计算或者自己手动计算这些振动模式对热力学性质的贡献。
第六,对于计算出的力常数较小的振动模式,其势能面形状可能不满足谐振子模型的要求,力常数函数需要考虑非谐性的成分,这时可以用Freq=Anharmonic来进行非谐性处理。
第七,频率计算后程序会进行一步优化计算,正常会得到四个判据都是YES的结果,这说明优化的结构很好。
第八,优化一个局域极小点,收敛后从力常数本征值看应该是局域极小点(没有负的本征值),但是频率计算中会出现虚频和负的本征值。
第九,Gaussian程序中,频率计算是和温度、压力无关的。
现在Gaussian软件已经成为分子化学领域最著名和应用最广泛的软件之一,可以应用从头计算方法、半经验计算方法等进行分子能和结构;过渡态能和结构,化学键及反应能。
分子轨,偶极矩,多极矩。
红外光谱和拉曼光谱,核磁共振,极化率和超极化率,热力学性质,反应路径等分子相关计算.使用和研究Gaussian软件的人越来越多,因此对于我们化工专业来说是非常必要的。
通过这次计算模拟,对它很有了进一步了解。
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