分子结构模型的构建及优化计算

1、分子结构模型的构建及优化计算一、目的要求掌握GaussianO9W和GaussView5.0程序的使用。掌握构建分子模型的方法，为目标分子设定计算坐标。能够正确解读计算结果，采集有用的结果数据。二、实验原理量子化学是运用量子力学原理研究原子、分子和晶体的电子结构、化学键理论、分子间作用力、化学反应理论、各种光谱、波谱和电子能谱的理论，以及无机、有机化合物、生物大分子和各种功能材料的结构和性能关系的科学。Gaussian09W程序是目前最普及的量子化学计算程序，它可以计算得到分子和化学反应的许多性质，如分子的结构和能量、电荷密度分布、热力学性质、光谱性质、过渡态的能量和结构等等。GaussVie

2、w5.0是一个专门设计的与Gaussian09W配套使用的软件，其主要用途有两个：构建Gaussian09W的输入文件；以图的形式显示Gaussian09W计算的结果。本实验主要是借助于GaussView5.0程序构建Gaussian09W的输入文件，利用Gaussian09W程序对分子的稳定结构和性质进行计算和分析。三、软件与仪器1软件：GaussianO9W、GaussView5.0计算软件仪器：计算机1四、实验步骤H20:分子的最稳定结构打开GaussView5.0程序，在GaussView5.0中利用建模工具(ViewBuilder-I葺I),在程序界面元素周期表的位置处找到所需的氧、

3、氢元素，单击即可调入该元素与氢元素的化合物。绘制出水分子的结构式后，把图形保存成.gif文件(FileSave，取名为1H2O.gif)构建分子成功后，可以利用GaussView5.0查看分子的对称性和坐标。从Editpointgroup路径可以查看所构建的分子点群；从Editatomlist路径可以产看所构建的分子内坐标和直角坐标。用记事本打开刚才保存的1H2O.gif，把计算方法及关键词改为#pHF/6-31G(d)opt(maxcycle=300)freq,并对题目进行修改，再保存。采用Gaussian09W程序进行几何优化及频率计算。打开计算数据文件，FilefOpenf指定文件，点击

4、卫开始运算。分子结构的计算结果文件保存为相应的out文件。计算过程中，主程序窗口不断显示计算进程，当“Runprogress栏内显示“ProcessingComplete”时，计算已完成，此时在本窗口底部可以看到“NormalterminationofGaussian字段。完成计算后，关闭Gaussian软件窗口。分子的性质用GaussView5.0打开1H2O.out，并保存成11H2O.gif.在用记事本打开11H2O.gif，把计算方法及关键词改为#pHF/6-31G(d)pop=full，保存。使用Gaussian09W软件打开刚才修改后保存的gjf文件，在RouteSection行中

5、进行分子优化及频率计算，得到该分子的性质。展示优化的稳定分子结构采用GaussView5.0软件可观测分子的构型。用GaussView5.0程序打开计算得到的数据文件*.out，利用主窗口中的“ModifyBond”、“ModifyAngle和“ModifyDihdral”工具，借助鼠标即可显示分子中特定键长、键角和二面角的几何参数。记录个分子优化后的结构参数，其中键长保留三位小数，单位为埃(A)；键角和二面角保留一位小数，单位为度()。利用相同的方法分别对CH4、乙烯、乙醛进行优化计算。注意：在构建乙烯、乙醛时需要用：00B00HH0回囤0n!D00E00000000000000000000

6、000000H30回叵1回囤回囤0000EH0000回画画画囲画回回回囤画囤因网画回回回回00000000lStltctHyJrjwKFrtpitnt:sAtom五、注意事项利用GaussView5.0搭建分子模型后，一定要注意检查分子的对称性，体系的对称性直接影响着下面的计算。2图形文件保存成gjf文件时，注意文件名和路径都不能包含中文字符。六数据记录与处理(H20)(CH4)H20CH4C2H4CH3CHO键长0.94741C-2H1.08361C-2H1.0761C-4H1.0866510-2H1621C-3H1.081501C-4H1C-3H1C-2H1.086（乙烯）（乙醛）6610

7、-3H1C-3H4C-5H1C-5C1.504141C-5H4C-6H5C-7H1.095214C-1C1.317125C-6O1.18770键角3H-10-2H105.478584H-1C-2H109.471222H-1C-3H116.426912H-1C-3H109.846124H-1C-5H5H-4C-6H116.426913H-1C-4H109.850032H-1C-4H109.846123H-1C-2H6H-4C-1C121.786557H-5C-6O120.277932H-1C-5H4C-1C-2H121.786552H-1C-5C109.807103H-1C-5C110.2682

8、65H-1C-3H5H-4C-1C121.786554H-1C-5H109.80710109.819911C-5C-7H115.319153H-1C-4H4C-1C-3H121.786551C-5C-6O124.40292二面角无无6H-4C-1C-3H1804H-1C-5C-7H58.756756H-4C-1C-2H0.000004H-1C-5C-6O-121.256445H-4C-1C-3H0.000003H-1C-5C-7H179.945515H-4C-1C-2H1803H-1C-5C-6O-0.067682H-1C-5C-7H-58.878922H-1C-5C-6121.10788O点

9、群C2VTDD2HC1偶极距2.1993002.981E（总）-76.01074649-40.19517192-78.03171781-152.9159655KE7.585933103750D+014.018278060896D+017.798092527183D+011.526773455546D+02PE-1.990818670642D+02-1.200250365555D+02-2.486688933779D+02-4.996086358045D+02EE3.792404369074D+012.613306041974D+015.897113613167D+011.237062290761D+02Virial常数2.00202.00032.00072.0016光谱项State=1-A1State=1-