过渡态计算实验报告.docx

实验二过渡态计算一、实验目的 1、理解介于反应物和产物间的过渡态的定义及其特有的性质。 2、掌握用 b3lyp/6-31g(d,p) 优化简单分子如 H 2CO和HCOH 的几何构型。 3、掌握用逐点优化法寻找过渡态的初始几何构型的方法。 4、进一步掌握分子几何构型的判断,二面角的确定。二、实验原理 1、The Hartree-Fock Approximation :对于多电子的分子体系,由于第 i个电子与其余电子间的排斥能取决于所有电子的坐标,使这种分离变为不可能。但可以在定核近似下将核的运动分离出去后,在固定的核势场中近似求解多电子体系的能量本征方程。 2 、基组的定义:基组是用于描述体系波函数的若干具有一定性质的函数。在本实验中,使用 Gaussian 软件,用 B3LYP 方法。 3、6-31G (d,p) 的定义:分子中从内层到价层的每个原子轨道使用一个 STO (Slater Type Orbital) ,再对每一个 STO 用3个GTO (Gauss Type Orbital) 展开。(这里 d:对于除 H原子以外的原子加一组 d轨道( 6个) p:对于氢原子加一组 p轨道) 4 、过渡态的定义:以量子力学对反应过程中的能量变化的研究为依据,认为从反应物到生成物之间形成了势能较高的活化络合物,活化络合物所处的状态叫过渡态。也可定义为: ①势能面上的一个驻点; ②能量的二级导数矩阵有一个且仅有一个负本征值; ③连接反应物和产物的能量高点; ④满足前三条中能量最低者。 5、σ的定义: 对于直角坐标体系, 而对于非线性分子内坐标而言, 3N-6 。三、实验结果 1、反应物的优化及计算#pb3lyp/6-31G **opt=z-matrix freq CO1r1 H1r22a1 H1r22a13180 .0 r1= r2= a1=122. 0总能量 E(RB+HF-LYP) =- . 几何构型: O2-C1-H3=122 .3849 O2-C1-H4=122 .3849 H3-C1-H4= C-O 键长 C-H 键长 分子所属点群为 C 2v。振动频率( cm -1)为: 1200,1274,1555 ,1846,2900 ,2956 。热焓(包含电子能量) H=- . 自由能(包含电子能量) G=- . 熵S= Cal/Mol-Kelvin = /1000/.=-05 . G(理论)=H-TS= - -*-05=- . 此值与以上直接从数据中读出的 G相等。 E therm = KCal/Mol E trans = KCal/Mol E rot= KCal/Mol E vib= KCal/Mol E therm (理论) =E trans +E rot+E vib=++= 此值与以上直接从数据中读出的 E therm = 十分接近。 2、产物的优化及计算#pb3lyp/6-31G