Структура с минимальной энергией



Чтобы рассчитать оптимальную энергию для H3O+

1. Выберите Аb Initio в меню Setup (установка)

2. Выберите подходящие опции для геометрической оптимизации путем нажатия на кнопку Options (Опции), обратите внимание на то, чтобы Вы выбрали Total charge = 1 (Общий заряд), Spin multiplicity = 1 (Спиновое число), Spin pairing = RHF (Пары спинов), Convergence limit = 0.01 (Предел сходимости), Iteration limit = 50 (Количество повторов), и Accelerate convergence = Yes (Ускорение сходимости). Только Single Point (Начальная точка) не используется в геометрической оптимизации и может иметь любое качество.

3. Щелкните левой кнопкой мыши на ОК, чтобы закрыть диалоговое окно начальных опций и затем щелкните левой кнопкой мыши на ОК, чтобы закрыть диалоговое окно начального метода.

4. Выберите Geometry Optimization (Геометрическую оптимизацию) из меню Compute (Вычисления).

5. Выберите Polak-Ribiere для метода оптимизации и 0.1 для ограничения RMS градиента и затем нажмите левой кнопкой мыши на ОК, чтобы вызвать оптимизацию. Появится новая голубая иконка HyperGauss пока Вы будете ожидать завершение оптимизации.

Вы увидите, что оптимальная STO-3G структура для H3O+ изогнутая с углом 113.74° и длиной связи 0.99 Å.

 

Чтобы вычислить общую энергию оптимизированной H3O+, включая энергию корреляции:

1. Выберите Аb Initio в меню Setup (установка), нажмите кнопку Options (Опции) и затем выберите Вычислить MP2 энергию корреляции, нажмите ОК в диалоговом окне Ab Initio Options (Начальные опции) и затем в диалоговом окне Ab Initio Method (Начальный метод), чтобы закрыть их.

2. Выберите Single Point (Начальная точка) из меню Compute (Вычисления).

Вы должны получить общую энергию H3O+ с STO-3G основным рядом -47270.57 kcal/mol на SCF уровне и -47300.98 kcal/mol на MP2 уровне, когда Вы включите -30.50 kcal/mol вычисленной энергии корреляции.

 

Энергия протонирования

Чтобы вычислить оптимизированную энергию STO-3G молекулы H2O + H+:

1. Выберите Drawing (Панель построения) и нажмите правой кнопкой мыши на одном из водородов H3O+, чтобы удалить его и сформировать H2O.

             Электронная энергия H+ равна нулю, поэтому чтобы вычислить энергию протонирования H2O нам нужно только вычесть прежде вычисленные энергии H3O+ от соответственных энергий H2O.

2. Выберите Аb Initio в меню Setup (установка) и нажмите кнопку Options (Опции), чтобы изменить Общий заряд с 1 на 0. Затем нажмите ОК дважды, чтобы закрыть диалоговые окна.

3. Выберите Geometry Optimization (Геометрическую оптимизацию) из меню Compute (Вычисления) и оптимизируйте H2O как Вы делали для H3O+.

У Вас должен получиться оптимум STO-3G угла связи 100.0° и оптимум длины связи 0.99 Å.

4. Выберите Single Point (Начальная точка) из меню Compute (Вычисления).

У Вас должна получиться общая энергия H2O с STO-3G основным рядом -47041.82 kcal/mol на SCF уровне и -47066.21 kcal/mol на MP2 уровне, когда Вы включите -24.45 kcal/mol вычисленной энергии корреляции. Эти результаты – выход энергии протонирования 228.75 kcal/mol на SCF уровне или 234.77 kcal/mol на MP2 уровне. Эффект корреляции в этом примере небольшой.

 

Практические упражнения

Выполните вычисления с 3-21G и затем с 6-31G* базисными наборами. Вы увидите, один из базисных наборов дает оптимум геометрии для H3O+, что является плоской фигурой. Для больших базисных наборов, однако, молекула (на SCF) уровне спрогнозирована как изогнутая.

Построение кластеров воды

1. Постройте димер, тример, тетрамер, пентамер и гексамер воды, как показано на рисунке:

Равновесная структура димера воды Тример воды
Тетрамер Пентамер
Гексамер воды  

 

Измерить длины связей, углов в молекуле. Построить распределение электронной плотности в кластере воды.


Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 396; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!