化学计算与测量实验3——异构体和构象的计算.docx

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1、实验3、异构体和构象的计算一、实验目的1、学习并掌握异构体的计算方法；2、学习并掌握过渡态的优化方法；3、学习并掌握计算单分子反应速度常数的方法。二、计算方法1、C3NH5的异构体如图：两种结构的能量、偶极距、前线分子轨道能量、振动频率等均有差别,。本实验通过一系列的方法找出二者差别，并优化二者反应的过渡态。2、势能等值线曲线上，势能值是相等的。在反应物区和产物区的最小能途径之间有一小的凸起区，称为势垒，势垒的顶点称为鞍点，此处的势能图呈马鞍形。沿最小能途径走向反应物区和产物区，势能均急剧下降；沿着最小

2、能途径的垂直方向，则势能急剧上升。3、反应速度常数的计算：（C0为浓度因子）单分子反应速度常数的计算：三、实验结果1、C3NH5两种顺反异构体的比较项目反式顺式分子图能量E(RB+HF-LYP)/A.U.-172.04443-172.04012偶极矩（Debye）1.98771.5960振动频率183.6893316.2783560.7832585.2023867.2996927.2012963.78231034.08261112.56591117.98241282.15021307.8464141

3、4.0282113.8903291.6016556.1823653.8373838.6210920.4368983.30451034.28231081.81321115.26451243.08661329.79411429.97461469.08221680.52951726.94073015.25963154.98933187.34883246.56063452.82391464.48451680.73231729.12583023.80733162.27093175.31623259.6241346

4、2.7891前线分子轨道能量FMOHOMO-0.26263-0.25604LUMO-0.04224-0.046162、顺反异构体之间转化的过渡态项目过渡态分子图能量E(RB+HF-LYP)/A.U.-172.03068偶极矩（Debye）1.9006振动频率-211.5162323.6832387.3823705.3723788.1064913.7823959.13221011.68341100.82341131.18321249.96261313.69931427.83241463.38341704.

5、54851738.93222998.12183146.43733158.82343242.58343429.3949HOMO-0.26224前线分子轨道能量FMOLUMO-0.010903、优化后的分子构型：4、反应速率常数及半衰期的计算（1）正反应半衰期：由可得：1.07921Cal/mol-(-1.07929Cal/mol)=8Cal/mol由可得：k正=2.24（2）逆反应反应半衰期：由可得：1.07921Cal/mol-(-1.07926Cal/mol)=5Cal/mol由可得：k逆=5.655

6、、三种异构体的比较：分子图能量E(RB+HF-LYP)/A.U.-172.41893-172.39479-172.38802偶极矩（Debye）2.16972.26152.3729振动频率188.7326310.1023537.9342539.1438754.2823798.3234947.9325987.34221062.38231068.23541090.73411287.83421327.12341402.02331458.53421592.29341671.02221736.82353172.1

7、7833194.34513202.6471175.8586325.9397533.3163552.8514770.8851897.9198946.60681008.42481043.57651070.26161076.57811257.44191338.35241425.41461449.85961523.02441692.73781714.92713175.86423177.78973238.6381-152.9764330.1187530.4985596.7514737.0079898.747597

8、4.82031005.42711035.68411075.74221105.95641197.70911351.20091453.92031464.51091533.52291658.83581747.76413182.44523187.11003248.88123272.72983530.67513647.87393280.82123300.81033503.67213281.10833305.03013517.9106前线分子轨道能量H