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1、Gaussian软件应用——单点能计算2.1单点能计算是指对给定几何构性的分子的能量以及性质进行计算,由于分子的几何构型是固定不变的,只是"一个点",所以叫单点能计算. 单点能计算可以用于: 计算分子的基本信息 可以作为分子构型优化前对分子的检查 在由较低等级计算得到的优化结果上进行高精度的计算 在计算条件下,体系只能进行单点计算 单点能的计算可以在不同理论等级,采用不同基组进行,本章的例子都采用HF方法和中等级基组. 2.2计算设置 计算设置中,要有如下信息: 计算采用的理论等级和计算的种类 计算的名称 分子结构 方法设置 这
2、里设置了计算要采用的理论方法,采用的基组,所要进行的计算的种类等信息. 这一行,以#开头,默认的计算种类为单点能计算,关键词为SP,可以不写. 这一部分需要出现的关键词有, 计算的理论,如HF(默认关键词,可以不写),B3PW91; 计算采用的基组,如6-31G,Lanl2DZ; 布局分析方法,如Pop=Reg; 波函数自恰方法,如SCF=Tight. Pop=Reg只在输出文件中打印出最高的5条HOMO轨道和最低的5条LOMU轨道,而采用Pop=Full则打印出全部的分子轨道. SCF设置是指波函数的收敛计算时的设定,一般不用写,SCF
3、=Tight设置表示采用比 一般方法较严格的收敛 计算的名称 一般含有一行,如果是多行,中间不能有空行.在这里描述所进行的计算. 分子结构 首先是电荷和自旋多重度 电荷就是分子体系的电荷了,没有就是0, 自旋多重度就是2S+1,其中S是体系的总自旋量子数,其实用单电子数加1就是了. 没有单电子,自旋多重度就是1. 然后是分子几何构性,一般可以用迪卡尔坐标,也可以用Z-矩阵(Z-Matrix) 多步计算 Gaussian支持多步计算,就是在一个输入文件中进行多个计算步骤. 2.3输出文件中的信息 例2.1文件e2_01甲醛的单点能
4、标准几何坐标. 找到输出文件中StandardOrientation一行,下面的坐标值就是输入分子的标准几何坐标. 能量 找到SCFDone:E(RHF)=-113.863697598A.U.after6cycles 这里的树脂就是能量,单位是hartree.在一些高等级计算中,往往有不止一个能量 值,比如下一行 E2=-0.3029540001D+00EUMP2=-0.11416665769315D+03 这里在EUMP2后面的数字是采用MP2计算后的能量.MP4计算的能量输出就更复杂了 分子轨道和轨道能级 对于按照计算设置所打印出的分
5、子轨道,列出的内容包括, 轨道对称性以及电子占据情况,O表示占据,V表示空轨道; 分子轨道的本征值,也就是分子轨道的能量,分子轨道的顺序就是按照能量由低到高的顺序排列的; 每一个原子轨道对分子轨道的贡献. 这里要注意轨道系数,这些数字的相对大小(忽略正负号)表示了组成分子轨道的原子轨道在所组成的分子轨道中的贡献大小. 寻找HOMO和LUMO轨道的方法就是看占据轨道和非占据轨道的交界处. 电荷分布 Gaussian采用的默认的电荷分布计算方法是Mullikin方法,在输出文件中寻找Totalatomiccharges 可以找到分子中所有原子的
6、电荷分布情况. 偶极矩和多极矩 偶极矩和多极矩 Gassian提供偶极矩和多极矩的计算,寻找 Dipolemomemt(Debye),下面就是偶极矩的信息,再下两行是四极矩 偶极矩的单位是德拜 CPU时间和其他 Jobcputime:0days0hours0minuites9.1seconds. 这里是计算的时间,注意是CPU时间. 2.4核磁计算 例2.2文件e2_02甲烷的核磁计算 核磁是单点能计算中另外一个可以提供的数据,在计算的工作设置部分,就是以#开头的一行里,加入NMR关键词就可以了,如 #TRHF/6-31G(d)NM
7、RTest 在输出文件中,寻找如下信息 GIAOMagneticshieldingtensor(ppm) 1CIsotropic=199.0522Anisotropy=0.0000 这是采用上面的设置计算的甲烷的核磁结果,所采用的甲烷构形是用B3LYP密度泛函方法优化得到的. 一般的,核磁数据是以TMS为零点的,下面是用同样的方法计算的TMS(四甲基硅烷)的结果 1CIsotropic=195.1196Anisotropy=17.5214 这样,计算所得的甲烷的核磁共振数据就是-3.9ppm,与实验值-7.0ppm相比,还是很接 近的.2.
8、5练习 练习2.1文件2_01丙烷的单点能 练习要点:寻找分子的标准坐标,寻
