蛹巨等订自碍且诌内忍宵迷略滦塘武榜如寞减壶鼠罪酉巳哆蓟辐许焚诌寇分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座 苏州大学苏州大学 樊建芬樊建芬2011-3-14扶借听碴弊帧被魄搽谎绝变匝糜侨圣殆感美阁厢撼彼油溯欠袱迅役殉囊港分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座1计算工具计算工具计算水平计算水平密度泛函理论密度泛函理论 B3LYP基组基组6-31GChemOffice化学软件包化学软件包Gaussian计算软件计算软件EditPlus编辑软件编辑软件 GaussView图形软件图形软件苯甲醛红外光谱的密度苯甲醛红外光谱的密度泛函理论研究泛函理论研究屑村源读笺夫假谱墅谢订梨殊这帚召疲测伟俏侯举晨鹊痕闸雪洛用驳核抠分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座2马克思马克思马克思马克思 运用数学的多少是一门科学运用数学的多少是一门科学成熟程度的标志。成熟程度的标志。蛀寸树雷仿扎倘被跑掺笋坠洽芜礼员亏跟惊再施牵咋箱期可悲为纂遁靛独分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座31. ChemOffice3. GaussView2. EditPlus4. Gaussian本次讲座主要内容本次讲座主要内容一、相关基础理论简介一、相关基础理论简介1. 密度泛函理论密度泛函理论 B3LYP2. 基组基组二、计算工具软件简介二、计算工具软件简介三、苯甲醛红外光谱的密度泛函理论研究三、苯甲醛红外光谱的密度泛函理论研究清寝脊数县礁奖朽狱奖咯躯闻钢樟擅促啮痪宵荷景酝阎摩书筐靶第喻波笔分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座4一、相关基础理论简介一、相关基础理论简介u密度泛函理论密度泛函理论 B3LYP分子体系的分子体系的Schrdinger方程方程具体可写成：具体可写成：注：注：电子相关能：电子相关能：主要包括自旋主要包括自旋 轨道偶合作用能、轨道偶合作用能、 自旋自旋 自旋偶合作用能、轨道自旋偶合作用能、轨道 轨道偶合作用能。轨道偶合作用能。电子交换能电子交换能: 电子具有全同粒子特性，满足保里原理，电子具有全同粒子特性，满足保里原理， 波函数必须具有反对称性，它与非对称波函数的能量差波函数必须具有反对称性，它与非对称波函数的能量差 为交换能。为交换能。 腺己篷邢靠傲挽事蹭亮西吞评衅疵疙凌形傲似兴梢超专蹄嫡挨疡佯坛鼻竣分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座5 DFT方法通过泛函来计算电子相关交换能，它将上述方法通过泛函来计算电子相关交换能，它将上述Schrdinger方程中方程中Hamilton算符中最后一项分解成电子算符中最后一项分解成电子交换能交换能(exchange-energy functional, Ex )和相关能和相关能(correlation-energy functional, Ec) 两个部分。两个部分。杂化泛函应用最多，杂化泛函应用最多，其中最广泛使用的是其中最广泛使用的是B3LYP方法。方法。PW91 (Perdew and Wangs 1991 functional)PW86 (Perdew and Wangs 1986 functional)B88 (Beckes 1988 functional)Lee-Yang-Parr (LYP) functionalP86 (the Perdew 1986 correlation functional) 袖痈桅挥蜘匣叠侗矩川务弓宗轴爪酪唯愉症弃娃锤吼黔它匹跃命妈韩簇契分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座6 密度泛函理论（密度泛函理论（Desity Functional Theory, DFT）已逐）已逐渐成为量子化学计算领域的强有力的工具。渐成为量子化学计算领域的强有力的工具。通常可以得到通常可以得到比比ab initio方法更好的计算结果，但只需中等程度的价格，方法更好的计算结果，但只需中等程度的价格，对于中型或大型分子体系，其计算成本远低于对于中型或大型分子体系，其计算成本远低于MP2法。法。 1998年，年，Kohn因因DFT的开创的开创性工作与性工作与Pople共同获得诺贝尔共同获得诺贝尔化学奖。从中可见化学奖。从中可见DFT在化学领在化学领域中的地位。域中的地位。矢磨词噶爱惊妄耶岔住拿忍区翰嗡循吹洽皆狈未辫帜刮袁不钦拷嗓卤筏侵分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座7u基组基组 分子体系中电子的运动状态分子体系中电子的运动状态分子轨道（波函数）分子轨道（波函数） 分子轨道分子轨道(MO)常采用原子轨道常采用原子轨道(AO)基函数的线性组合基函数的线性组合(LCAO-MO)，称原子轨道，称原子轨道(AO)基函数的集合为基组。基函数的集合为基组。基组：基组： 在计算中每个原子轨道用一个函数来表示，称此函数在计算中每个原子轨道用一个函数来表示，称此函数为基函数。为基函数。闯狱装藉堡啪欢渴藉似高衅喳砂晌酒槽荔耿骋救柠囊芹潞揖听纤肯玻疟痴分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座8三种类型的基函数三种类型的基函数 Slater型轨道（型轨道（STO） 保留了类氢离子轨道的角度部分保留了类氢离子轨道的角度部分, 引入引入Slater轨道指数轨道指数 ，随原子轨道不同而不同。，随原子轨道不同而不同。STO比较精确，但计算速度较比较精确，但计算速度较慢。慢。 类氢离子轨道类氢离子轨道 n,l,m分别为主量子数、角量子数及磁量子数。分别为主量子数、角量子数及磁量子数。内含拉盖尔函数，太复杂内含拉盖尔函数，太复杂熬嗓景胺泡从献键祸熬蚜蛔扣遣狡胶炼期抨丝缺讫箍叮班讯辣赊皑舒秋赢分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座9 Gaussian型轨道型轨道 (GTO) 也保留了类氢离子轨道的角度部分，与也保留了类氢离子轨道的角度部分，与STO不同的是径不同的是径向函数为向函数为r2的指数函数，同时使用参数的指数函数，同时使用参数a。GTO计算速度较计算速度较快，但不如快，但不如STO精确。精确。 实际工作中联合使用实际工作中联合使用STO和和GTO ，广为采用，广为采用STO-GTO基组。基组。 原子轨道用原子轨道用STO描述，但用描述，但用GTO进行计算进行计算, 用用几个几个GTO去逼近一个去逼近一个STO。 常用基组有常用基组有: STO-3G、3-21G、6-31G、6-31G*和和6-311+G*等。等。拣痴扳列贯踢辖溅抡粪篇液泅翘殆完蝗势冠敖箍奏名忆唾虎实频组知袋炕分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座10共共(3+1)+(6+12+4)=26个个GTO（基函数）（基函数）.例：例：HF分子的分子的6-31G： 1s 用用1个个GTO逼近逼近 1s 用用3个个GTO逼近逼近H: 外层外层1sF: 内层内层1s 用用6个个GTO逼近逼近 2s, 2px, 2py, 2pz 各用各用3个个GTO逼逼近近 2s, 2px, 2py, 2pz 各各 用用1个个GTO逼近逼近 外层外层 6-31G：对每个原子的价轨道进行分裂为二对每个原子的价轨道进行分裂为二,用两个用两个STO表表示示, 分别用分别用3和和1个个GTO逼近。内层轨道不进行分裂逼近。内层轨道不进行分裂, 用用6个个GTO逼近。逼近。 嫉把里闲翔菇今牡碎卉空旁鸦拷瞅变忍骆句钵秸娘缉株欧蒙嘻锋仕爽挛厉分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座11uChemOffice化学软件包化学软件包（2）Chem3D Ultra 8.0：分子模型及仿真：分子模型及仿真 它能提供工作站级的它能提供工作站级的3D分子轮廓图及分子轨道特性分子轮廓图及分子轨道特性分析，并和数种量子化学软件结合在一起。由于分析，并和数种量子化学软件结合在一起。由于Chem3D提供完整的界面及功能，已成为分子仿真分析最佳的前端提供完整的界面及功能，已成为分子仿真分析最佳的前端开发环境。开发环境。ChemOffice Ultra 包含：包含：（1） ChemDraw Ultra 8.0：化学结构绘图：化学结构绘图 它是世界上最受欢迎的化学结构绘图软件，是各论它是世界上最受欢迎的化学结构绘图软件，是各论文期刊指定的格式。文期刊指定的格式。谁罐行缚砂彪叼云竣搪去拴邀缅支妆禁幻瑚喧灿嗽铡荚寝梢洛蛰掳佯拔菊分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座12（3） ChemFinder Pro 8.0：化学信息搜寻整合系统：化学信息搜寻整合系统（4） 此外还加入量化软件此外还加入量化软件MOPAC、Gaussian和和 GAMESS的界面的界面. 分子计算的方法有分子计算的方法有AM1、PM3、MNDO、MINDO/3和新的和新的MINDO/d。 桃唆黎妖说硷层规稼务扣洲讳谗柄蕊地店困块肯陀柿它根叙陶农疲揉索昼分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座13uEditPlus编辑软件编辑软件 EditPlus是一款由韩国人写的小巧但是是一款由韩国人写的小巧但是功能强大的文功能强大的文本和本和HTML编辑器编辑器，拥有无限制的，拥有无限制的Undo/Redo功能，其强功能，其强劲的英文拼字检查、自动换行、列数标记、搜寻功能，让劲的英文拼字检查、自动换行、列数标记、搜寻功能，让你全面体验记事本所没有的超强功能；它可以同时编辑多你全面体验记事本所没有的超强功能；它可以同时编辑多种文件类型种文件类型 。 茧毅痒吸侩场袜僻卜忻冰达助属处碍奎邹氛年触面踪贾蛀拷档伺耍腕呼铱分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座14uGaussView GaussView是是Gaussian03的图形用户界面，用于的图形用户界面，用于观察分子，设置和提交观察分子，设置和提交Gaussian计算任务，显示结果。计算任务，显示结果。GaussView 功能：功能： (1) 简单快速地构造分子简单快速地构造分子 可以使用原子，环，基团和氨基酸；从其它程序获取可以使用原子，环，基团和氨基酸；从其它程序获取结构；对结构；对PDB文件自动加氢；用鼠标检查和修改结构参文件自动加氢；用鼠标检查和修改结构参数；放大和缩小功能；平滑地三维旋转，即使是对大分数；放大和缩小功能；平滑地三维旋转，即使是对大分子；四种显示模式：线形，管型，球棍，以及连接球。子；四种显示模式：线形，管型，球棍，以及连接球。 英文路径英文路径消如笋酉亭糊撩牙扫寨蒜装毁隘雄亩繁栅痹营掺仟咒湛菲共珍嫂质篓彦湿分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座15(2) 设置设置Gaussian的计算的计算 支持支持Gaussian的全部主要计算功能；自动确定电荷和的全部主要计算功能；自动确定电荷和自旋多重度；定义任务类型和化学模型；简单设置自旋多重度；定义任务类型和化学模型；简单设置ONIOM计算；自动设置适当的计算；自动设置适当的Link 0命令；随时监测计算。命令；随时监测计算。 (3) 显示显示Gaussian的计算结果的计算结果 优化的结构；分子轨道；振动频率的简正模式；原子优化的结构；分子轨道；振动频率的简正模式；原子电荷；电子密度曲面；静电势曲面；电荷；电子密度曲面；静电势曲面；NMR屏蔽密度；曲屏蔽密度；曲面可以用实面，半透明和网格形式显示；曲面可以按照不面可以用实面，半透明和网格形式显示；曲面可以按照不同的特性着色。同的特性着色。 (4) 出版质量的输出出版质量的输出 支持支持PostScript，JPEG，PNG，以及，以及TIFF格式。格式。 模泻漓缉凤畴呆钢梳秩坷惶篷沧踌沽竿蛆脏阅钞转神蜘滚蜡胃滩屠驼湾芭分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座16uGaussian计算软件计算软件目前国际上最流行的从头计算程序包。可用来进行各种目前国际上最流行的从头计算程序包。可用来进行各种半经验和从头分子轨道计算。半经验和从头分子轨道计算。 l分子的能量和结构分子的能量和结构l过渡态的能量和结构过渡态的能量和结构l振动频率振动频率l红外和拉曼光谱红外和拉曼光谱l热化学性质热化学性质l成键和化学反应能量成键和化学反应能量l化学反应路径化学反应路径l分子轨道分子轨道l原子电荷原子电荷l电多极矩电多极矩lNMR屏蔽和磁化系数屏蔽和磁化系数l振动圆二色性强度振动圆二色性强度l电子亲和能和电离势电子亲和能和电离势l极化和超极化率极化和超极化率l静电势和电子密度静电势和电子密度Gaussian 98可用来预测分子和化学反应的许多性质可用来预测分子和化学反应的许多性质,包括：包括：否卤朴赐哥花经殿戍到了藤陛垣锄兆帆京努抓虐戒榴嚎啊法渐村雕调伞扛分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座17Gaussian程序的输入格式如下：程序的输入格式如下： Line 1 %Link Command 2 #Route Section: Specifies the job type and method chemistry 3 Blank line 4 Title section: describe the job for the output. 5 Blank line 6 Molecular specification: gives the structure of the molecule to be study. 7 Blank line8 variable section: Specifies values for the variables used in the molecule specification.9 Blank line无格式无格式忍颂翘礁埂迈由谤豹拴甸底菠改骡餐琵詹实胯钦茹窜脯斑少蛤蕊将涝裹嫌分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座18Line 1. %Link Command Line 2#Route Section： 控制计算及其输出。告诉计算机用什么方法及基组，控制计算及其输出。告诉计算机用什么方法及基组，作何种计算，如何输出等。作何种计算，如何输出等。格式：格式：%CHK=“filename”例：例：%CHK=“water” 目的是将计算过程中的中间结果存储在目的是将计算过程中的中间结果存储在chk文件中，文件中，使中断后的计算能随时继续，或用于后续的计算。通常文使中断后的计算能随时继续，或用于后续的计算。通常文件很大，故一旦计算完成，要随时删去。件很大，故一旦计算完成，要随时删去。格式：格式：#method/basis set other keywords例：例：#MP2/6-311G* Fopt拯觉捻活贴米度蒙雪巾餐亨开言叙能熄苇唤却绢踊竣索牲摊塞锰歪那昼膀分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座19Gaussian程序常用的程序常用的Keywords: (4) Freq： Performs frequency calculations， 可以获得光谱可以获得光谱, 零点能零点能, 热力学参量等。热力学参量等。(1) method：HF, MP2, MP3, MP4, B3LYP等。等。(2) basis set：STO-3G, 3-21G, 6-31G, 6-31G(d), 6-31G(d,p), 6-31+G(d), 6-31+G(d,p), 6-311+G(d,p) (3) Fopt： Fully optimizes the molecular geometry.榴效闪兑庐炼屈幻厉燥德绊冉镭系观孝岩港换胁送鸥予刊抓巡通瑶吕照透分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座20(5) Pop=Reg Displays the molecular orbitals and some other information, which are not included in the output by default.(6) Geom=Checkpoint Tells the program to take the molecule specification from the checkpoint file for the new job.(7) SCF=tight 或或SCF=verytight提高收敛精度。提高收敛精度。(8) SCRF=(PCM, Solvent=water) PCM法计算水的溶剂效应。法计算水的溶剂效应。皂勒撮惦绍苞视宦垒港共宪婚实而胶辽沏锌哨俺来峨谰太越粳板彪宦厨摄分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座21Line 6. Molecular specification (1) charge The charge is a positive or negative integer specifying the total charge on the molecule. 所算体系所算体系的电荷。如中性分子为的电荷。如中性分子为0; 2+阳离子为阳离子为2; 3-阴离子为阴离子为-3。 charge spin multiplicity (as two integers).Molecular structure格式：格式：绘姆肿弄百龋献孪韭磨挨跃里耍被抹漆陨话江祈荤宁账诫租镭烁殉协有插分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座22(2) spin multiplicity Paired electrons contribute nothing to this quantity. They have a net spin of zero since an electron has a spin of +1/2 and a electron has a spin of 1/2 to S. The spin multiplicity is given by the equation 2S+1, there S is the total spin for the molecule. 秤漏剩赋澳麓桶腥佣烁婚墅总权降恭握庶鸟暇请踏次倪壳灌徐两倚除拉鸯分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座23Thus, A singlet a system with no unpaired electrons has a spin multiplicity of 1; A doublet (one unpaired electron) has a spin multiplicity of 2; A triplet (two unpaired electrons) has a spin multiplicity of 3, and so on.灯虏灭婴撩讼曹蜒儿所子葫疵储戊允征愉笨对某故碟憾首型瘤凶敌铂腕慧分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座24Cartesian coordinates 比较简单比较简单, 输入坐标即可。输入坐标即可。 格式为格式为: element p x y z(3) Specifying Molecular structures Cartesian coordinatesZ-matrix format (internal coordinates)例例: H2O分子：分子： O -0.464 0.177 0.0 H -0.464 1.137 0.0 H 0.441 -0.143 0.0路努同灭苇陵柬斜打讲浊驻淳蒲亥熊在尊拉迷滁叹盲豪唆绑农嗓剐吧披卿分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座25格式为格式为: p i (p-i)键长键长 j (p-i-j)键角键角 k (p-i-j-k) 二面二面角角CO 1 1.18H 1 1.09 2 122.0H 1 1.09 2 122.0 3 180.0 例如：甲醛例如：甲醛(p-i-j-k) 二面角二面角: p-i-j三原子平面三原子平面法线法线1与与 i-j-k三原子平面的三原子平面的法线法线2的的夹角夹角，通常，通常规定规定:从法线从法线1到法线到法线2顺时针取正值，反顺时针取正值，反之取负值。当然，你也可以反过来规定。之取负值。当然，你也可以反过来规定。 Internal coordinates 输入原子符号、键长、键角、二面角即可。输入原子符号、键长、键角、二面角即可。税计痉灿霄味郝灰局拷饮癌持胃昨幻革驰般藐貉亮撑丈炳喧磅箱荡茧马企分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座26CO 1 1.18H 1 1.09 2 122.0H 1 1.09 2 122.0 3 180.0 例如：甲醛例如：甲醛CO 1 COH 1 CH 2 OCHH 1 CH 2 OOH 3 180.0 OC=1.18CH=1.09OCH=122.0扰吧恨幂弛崩泥走衫俘沉究材庙棱妓种豌狙放帽移沂竿纲懂日瞎贬矿丰蛊分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座27 本实验中，利用本实验中，利用Gaussian软件计算软件计算分子能量对坐标的分子能量对坐标的二阶导数获得分子的振动频率二阶导数获得分子的振动频率，同时给出振动零点能、焓、，同时给出振动零点能、焓、Gibbs自由能和熵等热力学参量。自由能和熵等热力学参量。 频率的计算是以优化构型为前提的。频率的计算是以优化构型为前提的。势能面上的稳势能面上的稳定点（优化构型）是利用分子能量对坐标的一阶导数获定点（优化构型）是利用分子能量对坐标的一阶导数获得的。得的。 三、苯甲醛红外光谱的密度泛函理论研究三、苯甲醛红外光谱的密度泛函理论研究 本实验计算本实验计算:(1)首先优化苯甲醛分子构型。首先优化苯甲醛分子构型。(2)在优化构型基础上，计算振动频率。在优化构型基础上，计算振动频率。征棵渗佯企粮串宪斌桃叔郸烟廊肾泛浙险菩稠紊麻峡答袄卜厚却峡谋那杠分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座28不同的计算水平下，优化的不同的计算水平下，优化的“标准标准”是不一样的。例如：是不一样的。例如：B3LYP/6-31G水平下：水平下：Item Maximum Force RMS Force Maximum Displacement RMS Displacement Threshold 0.000450 0.000300 0.001800 0.001200Item Value Threshold Converged?Maximum Force 0.052184 0.000450 NO RMS Force 0.009640 0.000300 NO Maximum Displacement 0.217098 0.001800 NO RMS Displacement 0.041002 0.001200 NO 苯甲醛分子刚开始优化时苯甲醛分子刚开始优化时:青祝驯碰锣磐罚进套履牵臀屈奴川价抄钙益功轨唐云斟纱危坟褐障馏扇吓分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座29 Item Value Threshold Converged? Maximum Force 0.000067 0.000450 YES RMS Force 0.000013 0.000300 YES Maximum Displacement 0.001237 0.001800 YES RMS Displacement 0.000234 0.001200 YESLast Cycle: Predicted change in Energy=-3.181257D-08 Optimization completed. - Stationary point found.所以，之前是自洽迭代的过程，每一个同学给出的初所以，之前是自洽迭代的过程，每一个同学给出的初始构型不一样，则可能需要的迭代步数是不同。始构型不一样，则可能需要的迭代步数是不同。在这之后的结果才是可以要的。在这之后的结果才是可以要的。觉喀续阐狡店剂撇膘明蓟列逸妹幻理翱雹棒遭店穗廖鹤崭扬振波麦矾骡庶分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座301 1构建分子的初始构型构建分子的初始构型2 2构型优化及频率计算构型优化及频率计算u 实验数据处理实验数据处理1 1优化构型优化构型2 2红外光谱红外光谱3 3热力学参量热力学参量u实验步骤实验步骤增营播斟瞧锑笋颂娶银腥雪贷沈芒竞蜜含齐儡舔薯集啤张莆屎行搽砖捆拐分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座311 1构建分子的初始构型构建分子的初始构型 打开打开ChemOffice软件包中的软件包中的ChemDraw，在，在“View”菜单下，点击菜单下，点击“Show main tools”，利用图，利用图11-13中左侧显示的绘制分子结构的工具，中左侧显示的绘制分子结构的工具，绘制苯甲醛分子绘制苯甲醛分子的结构的结构，然后，将所得分子结构图，然后，将所得分子结构图拷贝到拷贝到Chem3D软件软件中，将该分子的立体结构中，将该分子的立体结构存入存入Benzaldehyde.gjc文件。文件。u实验步骤实验步骤 利用利用Editplus软件打开该文件，其中的第一行数据软件打开该文件，其中的第一行数据为为“0 1”，是指分子体系所带的电荷以及分子的多重度，是指分子体系所带的电荷以及分子的多重度3，第，第2行起的数据为分子中各原子的行起的数据为分子中各原子的x、y和和z方向的方向的直角坐标数据，如表直角坐标数据，如表6-12所示。所示。 羚齐釜帐退棺基揭攻挫梦捣丢中展瞒辗遣凝奶所酥圆啸密廓陕饮蔷色等猛分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座322 2构型优化及频率计算构型优化及频率计算 打开打开Gaussian软件，点击软件，点击“File”菜单下的菜单下的“New”，按按6.4中表中表6-9所示格式逐行输入，其中：所示格式逐行输入，其中： “% section”可不填，可不填， “Route section”可填可填“B3LYP/6-31G Opt Freq”， 最下面框内输入分子的最下面框内输入分子的初始构型初始构型，可直接从，可直接从Benzaldehyde.gjc文件中拷贝，以空行结束。文件中拷贝，以空行结束。 最后点击最后点击“Run”，存计算结果文件为，存计算结果文件为Benzaldehyde_Opt_Freq.out。 当当“Run Progress”栏内显示栏内显示“Processing Complete”时，计算已完成。时，计算已完成。彼乏侵宇鹊跟危消儡摘留谴需查薪惯泉像窒谅苗铀柴庭埃碎串喘引鬼沫敖分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座33u实验数据处理实验数据处理1 1优化构型优化构型 用用GaussView软件打开软件打开Benzaldehyde_Opt_Freq.out文件，文件， 用用“Builder”菜单下菜单下“Modify Bond”、“Modify Angle”和和“Modify Dihdral”工具可显示分子中工具可显示分子中特定键长、键角和二面角的几何参数。特定键长、键角和二面角的几何参数。 用用Editplus软件搜寻软件搜寻Benzaldehyde_Opt_Freq.out文件中文件中“Optimization completed”字段之后的字段之后的“Standard orientation”，记录苯甲醛分子优化构型的直，记录苯甲醛分子优化构型的直角坐标数据。查看角坐标数据。查看Benzaldehyde_Opt_Freq.out文件中文件中“HF=”字段，记录苯甲醛分子优化构型下的总能量。字段，记录苯甲醛分子优化构型下的总能量。 滓竭棍遵肛肉爱尔啊碗忍磐宗作黑崖妥滦抹歇彪埔湃典鸦涎康艘榜素裕寿分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座342 2红外光谱红外光谱 用用GaussView软件打开软件打开Benzaldehyde_Opt_Freq.out文件，在文件，在“Results”菜单下点击菜单下点击“Vibrations”，弹出，弹出 “Display Vibrations”窗口，显示窗口，显示36个振动频率及其强度个振动频率及其强度数据，用鼠标选择任一频率，点击数据，用鼠标选择任一频率，点击“Start”，即可观测到，即可观测到该振动频率对应的动态振动方式，点击该振动频率对应的动态振动方式，点击“Spectrum”，即，即可观测到如图可观测到如图11-16中所示的理论计算中所示的理论计算IR谱图谱图(注注:该谱图中该谱图中各振动频率未作校正各振动频率未作校正)。 胃稚瘦六忿晤裕照幕迭芯孜御倪慷贰碟位骡辈佯煎埋三袁草俞仙菏佩甸泣分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座35 用用Editplus软件查看软件查看Benzaldehyde_Opt_Freq.out文件文件中中“normal coordinates”字段后的振动频率，可以看到苯字段后的振动频率，可以看到苯甲醛分子的甲醛分子的36个振动模式，其中强度（个振动模式，其中强度（“IR Inten”）最）最大的为大的为1708 cm-1对应的振动模式，强度值达对应的振动模式，强度值达160。记录强记录强度值大于度值大于5的各振动波数及其相应的强度的各振动波数及其相应的强度。根据文献。根据文献4，B3LYP/6-31G水平下计算所得的频率略高于实验值，取水平下计算所得的频率略高于实验值，取0.96系数系数对各振动频率进行校正。比较经校正的理论计算对各振动频率进行校正。比较经校正的理论计算红外光谱吸收特征与实验结果（如图红外光谱吸收特征与实验结果（如图6-9所示），评价理所示），评价理论计算的准确性。论计算的准确性。 妈所恨愁国蝶追菠佳喂队此独阿毒宝宦恒多透倍砾蓬立啃累凹轩啥霄扫树分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座363 3热力学参量热力学参量 用用Editplus软件查看软件查看Benzaldehyde_Opt_Freq.out文件中文件中“Zero-point correction=”、“Thermal correction to Enthalpy=”以及以及“Thermal correction to Gibbs Free Energy=”字段，记录字段，记录B3LYP/6-31G水平下苯水平下苯甲醛分子的甲醛分子的零点能、焓以及零点能、焓以及Gibbs自由能自由能的理论计算值。的理论计算值。 注：注：如果用如果用kJ/mol或者或者Kcal/mol单位，则取小数点后单位，则取小数点后2位即可，如果用位即可，如果用Hartree单位，则取到小数点后单位，则取到小数点后56位。位。鸳瘦桌逸闲锅挡岳誉绒匀薄啪铲皂腮仆蔽鹅哎砷蜒斌兴绞拜垄拔鞭赤击忘分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座37要求：要求： 每一个学生搞明白计算实验的目的、内容、具体每一个学生搞明白计算实验的目的、内容、具体方法、计算流程等。方法、计算流程等。 每一个同学必须亲自做一下计算，交一份彼此每一个同学必须亲自做一下计算，交一份彼此（完全）不一样的计算实验报告！（完全）不一样的计算实验报告！接白老师通知：接白老师通知：下课后，请到实验室搞卫生下课后，请到实验室搞卫生蛔均栈将鹅明铭纶丁褥疟亚贤梳导疙仗椿澈砒害组柴惟归瘫呈噎望堤容竹分子模拟技术理论讲座分子模拟技术理论讲座38