分子模型的构建及优化计算实验讲义VIP免费

打开GaussView程序，如图9-1所示，在GaussView中利用建模工具（View—Builder实验9分子结构模型的构建及优化计算一、目的要求1．掌握Gaussian和GaussView程序的使用。2．掌握构建分子模型的方法，为目标分子设定计算坐标3．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。Gaussian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。GaussView是一个专门设计的与Gaussian配套使用的软件，其主要用途有两个：构建Gaussian的输入文件；以图的形式显示Gaussian计算的结果。本实验主要是借助于GaussView程序构建Gaussian的输入文件，利用Gaussian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：Gaussian03、GaussView计算软件，UltraEdit编辑软件。2．仪器：计算机1台。四、实验步骤1．利用GaussView程序构建Gaussian的输入文件图9-1GaussView打开时的界面如图9-2所示，在程序界面元素周期表的位置处找到所需的元素，单击即可调入该元素与氢元素的化合物。图9-2点击Builder及双击图标°主』后出现的元素周期表窗口图若要构建像乙烷这样的链状分子，需要先点击工具栏中的按钮「，常见的链状分子就显示在新打开的窗口中，如图9-3所示。图9-3常见链状官能团窗口图若要构建像苯、萘等环状结构的分子结构，需要双击工具栏中的按钮，常见的环状有机分子就显示在新打开的窗口中，如图9-4所示。进行分子的基本构型搭建后，在进行元素及键型、特殊基团的选择，重现构建分子直至构建为所需分子。选定要编辑的原子后，在对原子之间的键长、键角或者二面角进行选定，输入所需要的键长、键角或二面角值。要求学生练习构建HQ、CH4、乙烯和乙醛等分子的构型。24绘制出分子的结构式后，把图形保存成gjf文件（File—Save，取名为*.gjf,注意文件名和路径都不能包含中文字符）。图9-4常见环状官能团窗口图构建分子成功后，可以利用GaussView查看分子的对称性和坐标。从Editfpointgroup路径可以查看所构建的分子点群；从Edit—atomlist路径可以产看所构建的分子内坐标和直角坐标。2．数据文件的修改使用UltraEdit软件打开刚才保存的gjf文件，在RouteSection行中输入计算构型及能量所需的方法，使用方法及关键词为#pHF/6-31G(d)opt(maxcycIe=300)freq，即可提交Gaussian程序进行分子优化及频率计算，得到该分子的最稳定结构。对计算得到的稳定构型，关键词为#pHF/6-31G(d)pop=full，即可得到分子的性质。3．分子结构的几何优化及振动频率计算采用Gaussian03程序包进行几何优化及频率计算。双击桌面上的g03w.exe图标，此时出现如图9-5所示的窗口，打开计算数据文件，File—Open—指定文件，此时出现如图9-6所示的窗口，点开始运算。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。图9-5Gaussian03计算窗口图9-6Gaussian03文件执行窗口4．展示优化的稳定分子结构米用GaussView软件可观测分子的构型。用GaussView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（°）。GaussView可米用不同的形式展示分子三维结构，如球键模型、球棍模型等。通过分子模型的旋转、平移和缩放带来生动的立体效果，通过控制鼠标来从不同角度观察分子在空间的形状。将鼠标放在分子上，前后移动，可以将分子放大或缩小，左右移动，...