计算材料学实验（燕友果）实验三利用gaussian进行频率分析

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1、实验三利用Gaussian进行频率分析一、实验目的（1）了解分子频率分析的方法和意义；（2）预测分子的红外和拉曼光谱（频率和强度）：（3）计算零点能和热力学数据，如系统的燔和焙等；（4）常握静态点表征，判断分子在势能面上的位置；（5）计算所选分子的单点能，寻找其过渡态，进行频率分析二、实验仪器Gaussian09、GaussView软件、计算机三、实验原理、方法及实验步骤（频率分析）v,(3652cm*)勺（3756cm'）图1H2O的三种振动形式频率计算的输入：关键词=Freq注意：1.频率分析就必须在已经优化好的几何

2、构型结构上进行。2.最直接的办法就是在计算输入文件中同时设置几何优化和频率分析。3.频率分析计算时所采用的基组和理论方法必须与得到该儿何构型所采用的方法完全相同。频率和强度分析：频率分析过程是首先要计算输入结构的能量，然后计算频率。Gaussian提供每个振动模式的频率，强度，拉曼极化率等信息。矫正因子和零点能：由于HF方法忽略的电子相关，所得到的频率结果有系统误差，大约在10%-12%0一般的，对于HF方法，采用计算的频率乘以矫正因子0.8929,从而与实验值吻合。表1计算方法和基组下的矫正因子方法频率矫正因子零点能矫

3、正因子HF/3-21G0.90850.9409HF/6-31G(d)0.89290.9135MP2(Full)/6-31G(d)0.94270.9646MP2(FC)/6-31G(d)0.94340.9676SVWN/6-31G(d)0.98331.0079BLYP/6-31G(d)0.99401.0119B3LYP/6-31G(d)0.96130.9804零点能：是对分子的电子能量的矫正，计算在0K温度下的分子振动能量。当进行分子的总能量比较时，需要在总能量小加上在OK的零点能。内能：它包括平动能、转动能和振动能。静态

4、点：表述的是在势能面上力为零的点，它既可能是极小值，也可能是鞍点极小值：在势能面的各个方向都是极小的。鞍点:在某些方向上是极小的，但在某一个方向上是极大的，因为鞍点是连接两个极小值的点。鞍点是连接两个极小值的点，但这两个点不一定是反应物和产物。当一个结构产生负的振动频率时，可以表明在该振动方向可能存在着能量更低的结构。判断所得鞍点是不是在反应路径屮所需要鞍点的方法，就是察看它的简正振动模式，分析是不是可以连接反应产物或反应物。更好的办法是通过IRC计算來判断反应物产物与得到的鞍点是否有关系。四、计算数据处理(1)计算实验

5、选用丁二烯C4H6的两种异构体作为研究对象。丁二烯的两种异构体的分子结构如图2所示。(a)(b)图2丁二烯的两种异构体的分子结构(2)儿何优化选择基组b3lyp/6-31g,进行儿何优化，知道能量和梯度达到收敛要求。优化后两个分子的能量分别为-155.72685223a.u和-155.86220767a.u；偶极矩分别为1.3856Debye和0.5941Debye；优化用时分别为4minl8s和3min26s®ItemValueThresholdConverged?MaximumForce0.0001310.00045

6、0YESRMSForce0.0000350.000300YESMaximumDisplacement0.0012650.001800YESRMSDisplacement0.0005050.001200YES(a)达到收敛ItemValueThresholdConverged?MaximumForce0.000001C.000450YESRMSForce0.000000(.000300YESMaximumDisplacencnt0.000215C.001800YESRMSDisplacement•••••0.000073•

7、•a*•C.001200■••YES(b)达到收敛(3)单点能计算计算用时9s；能量E(RB3LYP)=-155.959668740a.u：计算用时10s；能量E(RB3LYP)=-155.954173833a.u。TotalEnergy-155.?0nu-155.弓-155.*-155.s・I55.-156.00」75-80-85-90-96OptimizationStepNumberI，ITTTI^Tr'TT,«TTr»，l'T'l'lI*'*IrvI'1wI2408101214161820220.(60^0・(60

8、・O.COO-Jj•!y[r・[・戶i▼E’’Trrvfrr"H24(810121416182022OptiaizationStepNuaber0■I•I1I