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1、上一内容下一内容回主目录第十章第十章计算量子化学简介计算量子化学简介2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.1引引论论2024/9/21上一内容下一内容回主目录计算机的发展计算机的发展经典力学经典力学量子力学量子力学分子和物质结构问题分子和物质结构问题分子力学分子力学分子动力学分子动力学量子化学量子化学计算化学计算化学1687 Newton Heisenberg1926 Schrdinger Born 1946 Westheimer Mayer1927 Heitler London统计力学统计力学Before 1900Boltzmann1957 Alder Wainwright10.1
2、 10.1 引引 论论2024/9/21上一内容下一内容回主目录基础理论基础理论应用应用量量子子化化学学多体理论多体理论化学键理论化学键理论密度矩阵理论密度矩阵理论传播子理论传播子理论分子轨道理论分子轨道理论价键理论价键理论配位场理论配位场理论计算方法计算方法从头计算法从头计算法ab initio密度泛函法密度泛函法DFT超自洽场方法超自洽场方法半经验法半经验法量子有机量子有机量子无机量子无机量子生物量子生物量子药物量子药物分子设计分子设计材料中的应用材料中的应用10.1 10.1 引引 论论2024/9/21上一内容下一内容回主目录1.类氢原子轨道的具体形式类氢原子轨道的具体形式10.1.1
3、原子轨道原子轨道10.1.1原子轨道原子轨道2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.1.1原子轨道原子轨道2024/9/21上一内容下一内容回主目录进进行行量量子子化化学学从从头头计计算算首首先先应应选选定定一一组组合合适适的的原原子子轨道基函数轨道基函数,最常见的是最常见的是STO-GTO系基函数系基函数.Slater函数的形式为：函数的形式为： 该该函函数数适适合合于于描描述述电电子子云云的的分分布布，在在半半经经验验法法计计算中常采用。算中常采用。轨道指数，决定原子轨道的衰减速度。轨道指数，决定原子轨道的衰减速度。2.Slater型型原子轨道原子轨道(STO)径向函数径向函数轨道
4、指数轨道指数10.1.1原子轨道原子轨道2024/9/21上一内容下一内容回主目录 特特点点：原原子子轨轨道道计计算算中中常常用用，有有很很好好的的渐渐近近性性质质，与与真真实实的的轨轨道道形形状状接接近近；在在近近核核部部分分表表现现很很好好；STO相相互互不不正正交交；对对于于3中中心心和和4中中心心积积分分难难以以解解析求算。析求算。10.1.1原子轨道原子轨道2024/9/21上一内容下一内容回主目录3.Gauss型原子轨道型原子轨道(GTO)10.1.1原子轨道原子轨道2024/9/21上一内容下一内容回主目录 的意义：的意义： 角量子数角量子数10.1.1原子轨道原子轨道2024/
5、9/21上一内容下一内容回主目录角度部分角度部分10.1.1原子轨道原子轨道2024/9/21上一内容下一内容回主目录在离核距离远处衰减太快在离核距离远处衰减太快近核的地方不够尖锐近核的地方不够尖锐能很方便地解析求算能很方便地解析求算3中心和中心和4中心积分中心积分10.1.1原子轨道原子轨道2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.1.1原子轨道原子轨道2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.1.2基组及其选择基组及其选择实实际际计计算算中中采采用用STO-GTO基基组组，以以STO作作为为自自洽洽场场的的基基函函数数,而而每每个个STO用用若若干干个个GTO来来拟拟合合,解解
6、出出的的分分子子轨轨道用道用STO的线性组合来表示的线性组合来表示.计算中常采用的基组：计算中常采用的基组：(1)STO-NG型型极极小小基基组组:每每个个占占据据的的原原子子轨轨道道只只对对应应1个个STO,而每个而每个STO则用则用N个个GTO来拟合来拟合,N一般为一般为16.拟拟合合时时采采用用最最小小二二乘乘法法,并并结结合合归归一一化化条条件件来来确确定定N个个GTO组组合合成成1个个STO的的组组合合系系数数和和轨轨道道指指数数。例例如如一一个个标标准准STO-3G的结果为：的结果为：10.1.2基组及其选择基组及其选择2024/9/21上一内容下一内容回主目录STO-NG的的特特
7、点点是是，从从1s轨轨道道到到3d、4f轨轨道道，每每个个轨轨道道均均用用相相同同几几个个GTO拟拟合合，其其中中STO-3G应应用用最最广广，它它是是量量化化计计算算中中极极小小基基的的首首选选基基组组，常常用用于于几几何何结结构构优优化化、寻寻找找反反应应过过渡渡的的试试探探函函数数、较较大大体体系系的的量量化化计计算算等等。例例如如，C的的原原子子轨轨道道为为1s2s2px2py2px,先先用用5个个STO拟拟合合5个个原原子子轨轨道道，再用再用15个个GTO拟合拟合5个个STO。10.1.2基组及其选择基组及其选择2024/9/21上一内容下一内容回主目录(2)分分裂裂价价基基N-31
8、G和和3-21G:每每个个原原子子内内层层轨轨道道用用N个个GTO拟拟合合单单的的STO；而而价价层层分分为为内内轨轨(I)和和外外轨轨(O),对对应应指指数数为为z z，和和z z的的两两个个STO基基函函数数,分分别别用用N，个个GTO和和N”个个GTO来拟合。这种基组称为来拟合。这种基组称为分裂价基分裂价基.6-31G：内内层层轨轨道道用用6个个GTO拟拟合合1个个STO，1个个STO拟拟合合1个个与与原原子子轨轨道道；价价层层分分为为内内外外轨轨，即即双双z z，I层层用用3个个GTO拟拟合合1个个STO(I)，O层层用用1个个GTO(O)拟拟合合1个个STO(O)，而而1个个STO(
9、I)和和1个个STO(O)拟合拟合1个价层原子轨道。个价层原子轨道。分分裂裂价价基基基基组组有有、与与等等可可选选。它它比比STO-NG仅仅价价轨轨道道增增加加一倍，但计算精度提高不少。一倍，但计算精度提高不少。10.1.2基组及其选择基组及其选择2024/9/21上一内容下一内容回主目录(3)双双扩扩展展基基组组:例例如如,6-31G*或或6-31(d,p)表表示示在在6-31G基基组组的的基基础础上上,再再增增加加极极化化函函数数来来描描述述原原子子轨轨道道,在在此此是是用用p型型函函数数来来描描述述s型型轨轨道道的的极极化化,用用d型型函函数数来来描描述述p型型轨轨道道的的极极化化.这这
10、样样原原子子轨轨道道包包括括内内存存轨轨道道、价价层层轨轨道道，再再加加上上角角量量子数更高的原子轨道。子数更高的原子轨道。N-31G*表表示示体体系系中中非非氢氢元元素素的的原原子子都都加加上上极极化化函函数数(即即价价轨轨道道为为s、p、d，则则分分别别加加上上p、d、f极极化化函函数数)。N-31G*表表示示体体系系所所有有元元素素(包包括括氢氢)的的原原子子都都加加上上极极化化函函数数。现以乙烯分子为例，说明采用不同基组时原子轨道数目。现以乙烯分子为例，说明采用不同基组时原子轨道数目。10.1.2基组及其选择基组及其选择2024/9/21上一内容下一内容回主目录STO-3GC:1s2s
11、2px2py2px，H:1s,共共14个个原原子子轨轨道道、42个初始个初始GTO。3-21GC:2s、 2p为为 双双 层层 ， H:1s为为 双双 层层 ,共共2(1+24)+24=26个个STO、42个初始个初始GTO。6-31G*C:2s、 2p层层 外外 加加 d极极 化化 函函 数数 ， 共共2(1+24+45)+24=66个个STO、100个初始个初始GTO.6-31G*在在6-31G*基基础础上上增增加加H1s所所外外加加得得p极极化化函函数数，共共78个个STO、112个初始个初始GTO.随随着着基基组组增增大大，原原子子轨轨道道数数逐逐步步增增加加，而而计计算算机机容容量量
12、与与时间则与基组数的四次方成正比。时间则与基组数的四次方成正比。10.1.2基组及其选择基组及其选择2024/9/21上一内容下一内容回主目录上上述述的的基基组组还还可可以以对对价价层层轨轨道道进进行行三三指指数数基基组组分分裂裂，如如6-311G，其其内内层层轨轨道道由由6个个GTO组组成成，价价层层轨轨道道被被分分成成3个个部部分分，分分别别由由3个个、1个个和和1个个GTO组组成成。此此外外，除除了了极极化化函函数数外外，还还可可增增加加弥弥散散函函数数来来增增加加计计算算精精度度。通通常常是是在在“G”前前添添加加“+”和和“+”来来表表示示。“+”表表示示弥弥散散到到s轨轨道道，“+
13、”表示弥散到表示弥散到s轨道和轨道和s轨道轨道.其其它它基基组组：有有效效核核势势ECP和和赝赝势势基基组组(将将内内层层电电子子和和核核的的势势能能用用函函数数代代替替)，如如Lanl2dz，SDD等等;相相关关一一致致基基组组(考考虑虑了了相相关关能能，基基函函数数非非常常大大，计计算算结结果果接接近近HF极极限限，本本身身包包含含有有极极化化函函数数，还还可可以以加加上上弥弥散散函函数数)，如如cc-pVDZ,cc-pVTZcc-pV6Z，aug-cc-pVTZ等等.10.1.2基组及其选择基组及其选择2024/9/21上一内容下一内容回主目录基组总结基组总结MOLCAOAO(STO)S
14、TO-NGTO极小基：极小基：STO-NGTO双双基：基：使用两个收缩基来近似一条轨道使用两个收缩基来近似一条轨道分裂价基：分裂价基：内层轨道使用收缩基，价层使用多内层轨道使用收缩基，价层使用多基基极化基：比轨道更高角动量的基函数极化基：比轨道更高角动量的基函数弥散基：轨道指数较小，更弥散的基函数弥散基：轨道指数较小，更弥散的基函数10.1.2基组及其选择基组及其选择2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.2计计算算方方法法2024/9/21上一内容下一内容回主目录1.基本近似基本近似基本常数基本常数：Plank常数、电子质量、电子电量、原子序数依据的：常数、电子质量、电子电量、原子序
15、数依据的：（1）非相对论近似:认为电子质量等于其静止质量。认为电子质量等于其静止质量。（2）Born-Oppenherimer近似(绝热近似):认认即即将将核核的的运运动动和和电电子子运运动动分分离离开开来来进进行行处处理理。由由于于原原子子核核质质量量一一般般约约比比电电子子的的质质量量大大103105，分分子子中中核核的的运运动动要要比比电电子子的的运运动动慢慢近近千千倍倍。因因此此在在考考察察电子运动时，可把核近似看成不动。电子运动时，可把核近似看成不动。（3）轨道近似(又称单电子近似):原原子子的的单单电电子子波波函函数数称称为为原原子子轨轨道道，分分子子的的单单电电子子波波函函数数称
16、称为为分分子子轨轨道道。蛋蛋电电子子近近似似是是把把N个个电电子子体系的总波函数写成体系的总波函数写成N个单电子波函数的乘积：个单电子波函数的乘积： 10.2.1从头计算法从头计算法10.2计算方法计算方法2024/9/21上一内容下一内容回主目录从从头头计计算算法法(ab initio)就就是是基基于于上上述述3个个基基本本近近似似后后,不不在在做做任任何何近近似似来来求求解解体体系系的的Schrodinger方方程程.这这3个个基基本本近近似似即即为为从从头头计计算算法法的的“头头”.而而引引入入3个个基基本本近近似似后后,Schrodinger方方程程的的具具体体表表达达形形式式为为Ha
17、rtree-Fock-Roothaan方方程程-LCAO法法.HF方方法法中中的的矩矩阵阵元元求求算算，采采取取Fock算算符符的的本本征征函函数数为为基基Roothaan提提出出使使用用原原子子轨轨道道作作为为基基函函数数，从从而而将将微微分方程分方程求解问题简化为求解问题简化为代数方程代数方程求解问题求解问题(1,2,N)=1(1)2(2)N(N) 10.2.1从头计算法从头计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录 2. 从头计算的误差来源及其校正从头计算的误差来源及其校正 三个基本近似给自洽场从头算带来了一定的误差三个基本近似给自洽场从头算带来了一定的误差.(1) 相相对对论论误
18、误差差 对对于于内内蹭蹭电电子子,尤尤其其是是重重原原子子及及其其所所组组成成的的体体系系的内层电子的内层电子,相对论效应尤为突出相对论效应尤为突出.(2) 轨轨道道近近似似误误差差(即即电电子子相相关关能能的的误误差差)这这是是由由单单组组态态(即即独独立立电电子子模模型型)带带来来的的,特特别别是是把把自自旋旋相相反反的的交交换换积积分分视视为为零零,相相关关能能就考虑不够就考虑不够.(3) B-O近似误差近似误差 相对较小相对较小. 相相对对论论误误差差的的校校正正可可采采用用微微扰扰法法或或相相对对论论的的H-F理理论论.相相关关能能的校正有组态相互作用法的校正有组态相互作用法(CI)
19、和自旋非限制和自旋非限制Roothaan方程法方程法.10.2.1从头计算法从头计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录二. 半经验计算法1.概论概论在在3个个层层次次上上对对Roothaan方方程程进进行行简简化化:波波函函数数、积积分分、Hamilton算符。由此形成算符。由此形成3类近似方法：类近似方法：(1)单单电电子子近近似似完完全全不不考考虑虑双双电电子子的的作作用用而而挑挑选选等等效效的的Hamilton量，如量，如EHMO法。法。(2)用统计平均模型计算交换位能的用统计平均模型计算交换位能的X方法。方法。(3)以以零零微微分分重重叠叠(ZDO)近近似似为为基基础础的的计
20、计算算方方法法.如如CNDO,PM3等等10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录ZDO(零微分重叠近似零微分重叠近似)根据上述近似可以得到根据上述近似可以得到ZDO下的下的Fock矩阵元矩阵元对角元：对角元：非对角元：非对角元：基本近似基本近似：(1).不同轨道之间的重叠积分等于零不同轨道之间的重叠积分等于零:(2).对于双电子积分对于双电子积分10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录ZDO存在的问题存在的问题1）.基变化下不能保证双电子积分仍等于零基变化下不能保证双电子积分仍等于零.例如：例如：2）.对于电子与其他核
21、实的相互作用考虑得不够。对于电子与其他核实的相互作用考虑得不够。10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录Dewar-理论理论参数化一般原则：参数化一般原则：单中心电子排斥积分：拟合原子能级的实验数据单中心电子排斥积分：拟合原子能级的实验数据双双中中心心电电子子排排斥斥积积分分：结结合合单单中中心心排排斥斥积积分分和和核核间间距距计计算算得到得到其其他他积积分分：从从参参数数化化近近似似式式计计算算得得到到，依依据据近近似似级级别别不不同同采采用不同的拟合方式用不同的拟合方式10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录取可精
22、确得到的实验数据做参照取可精确得到的实验数据做参照分子生成热分子生成热参数化策略：参数化策略：分子几何构型分子几何构型,偶极矩偶极矩,第一电离电势第一电离电势.10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录2.EHMO(ExtendedHuckelMolecularOrbitalMethod) 是是对对HMO的的扩扩展展,由由Hoffmann在在1963年年所所提提出出.改改进进点点:(1).可可用用于于非非共共轭轭体体系系方方程程中中要要考考虑虑全全部部价价电电子子,在在LCAO中中应应包包括括所所有有的的价价轨轨道道，认认为为内内层层电电子子仍仍保保持持原原
23、来来的的原原子轨道状态；忽略所有的双电子项。子轨道状态；忽略所有的双电子项。(2).对对所所有有重重叠叠积积分分Sij都都要要进进行行计计算算计计算算时时原原子子轨轨道道一一般般用用Slater函数函数.10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录(3).考考虑虑了了所所有有原原子子之之间间的的相相互互作作用用：每每个个价价层层轨轨道道使使用用一一个个STO表表示示,所所有有重重叠叠积积分分直直接接计计算算，交交换换积分用下式计算积分用下式计算:常数常数K取取1.752.00之间之间. (4).矩阵元矩阵元Hmmmm：实由验测得的原子轨道的电离势实由验测得的原
24、子轨道的电离势 * *不不适适用用于于优优化化结结构构计计算算，z z目目前前仅仅用用于于固固体体和和有有机机聚合物的能带结构计算聚合物的能带结构计算10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录3.CNDO(CompleteNeglectofDifferentialOverlapMethod)采采用用了了忽忽略略微微分分重重叠叠近近似似,对对所所有有三三中中心心和和四四中中心心积积分分都都加加以以忽忽略略,只只剩剩下下单单中中心心和和双双中中心心积积分分.相相邻邻原原子子间间的的核核实实积积分分当当做做参参数数,用用半半经经验验方方法法加加以以确确定定.只只考
25、考虑虑价价电电子子而而把内层电子和原子核一起视为不变的原子实把内层电子和原子核一起视为不变的原子实.对于双电子积分作如下处理：对于双电子积分作如下处理：m和和l属于同一原子属于同一原子Am和和l属于不同原子属于不同原子A和和B10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录CNDO近似下的近似下的Fock矩阵元：矩阵元：不再简单地忽略不同原子上轨道之间的共振积分：不再简单地忽略不同原子上轨道之间的共振积分：A原原子子中中m轨轨道道上上的的电电子子在在A核核实作用下的能量实作用下的能量A原原子子中中m轨轨道道上上的的电电子子在在B核核实作用下的能量实作用下的能量10
26、.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录m m和和v属于同一个原子属于同一个原子mm和和v属于不同原子属于不同原子CNDO下的下的FOCK矩阵元矩阵元10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录CNDO计计算算所所需需参参数数:重重叠叠积积分分S,实实Hamilton量量元元素素U、VAB，电电子子排排斥斥积积分分AB和和成成键键参参量量AB的的数数据据。CNDO按按参参量量方方案案的的不不同同可可分分为为：CNDO/1、CNDO/2、CNDO/SW、CNDO/BW、CNDO/S。10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/
27、9/21上一内容下一内容回主目录在在CNDO/2的基础上不再忽略单中心双电子积分的基础上不再忽略单中心双电子积分Slater-condon参参 量量 F0，仍仍使使用用STO直直接接计计算算G，F2通通过过与与光光谱谱得得到到的的原原子子能能级级拟拟合合得到得到m,lm,l来自同一原来自同一原子子4.INDO方方法法(IntermediateNeglectofDifferentialOverlapMethod)10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录INDO下的下的FOCK矩阵元矩阵元10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回
28、主目录同一原子，同一原子轨道：单中心单电子积分同一原子，同一原子轨道：单中心单电子积分同一原子，不同原子轨道：单中心双电子积分同一原子，不同原子轨道：单中心双电子积分不同原子，不同原子轨道：双中心双电子积分不同原子，不同原子轨道：双中心双电子积分10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录5.MINDO(ModifiedIntermediateNeglectofDifferentialOverlapMethod)一一些些基基本本假假定定：保保留留全全部部单单中中心心排排斥斥积积分分；双双中中心心电电子子排斥积分选成排斥积分选成=g gAB.单中心核矩阵元为单中
29、心核矩阵元为:双原子核实积分取为双原子核实积分取为: :6.MNDO(ModifiedNeglectofDiatomicOverlapMethod)与与INDO的的主主要要区区别别在在于于对对双双中中心心排排斥斥积积分分和和双双中中心核实心核实-电子吸引积分的处理电子吸引积分的处理.属属NDDO法法.10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录7.AM1(AustinModel1)只对只对MNDO中的排斥函数中的排斥函数(CRF)进行了修正进行了修正:8.PM3(Parametric3)是是一一种种基基于于MNDO模模型型的的新新参参量量化化方方法法.对对每每
30、一一个个非非氢氢原子有由原子有由18个参数组成的一个参数集个参数组成的一个参数集,氢原子只有氢原子只有11个参数个参数.10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录方法方法主要提出人主要提出人特点特点abinitioH-F-R不用经验参数不用经验参数,计算有较的精确性计算有较的精确性,计算时间长计算时间长,很占用计算机内存很占用计算机内存HMOHuckel最简单的量子化学计算方法最简单的量子化学计算方法,对平面的共轭分子对平面的共轭分子处理很成功处理很成功EHMOHoffmann能考虑全部价电子能考虑全部价电子,但完全忽略电子相互作用但完全忽略电子相互作用CN
31、DO/2INDOPopleJA对平衡几何构型、偶极矩的计算很理想对平衡几何构型、偶极矩的计算很理想,但对电但对电离能、结合能等的计算与实验有较大差距。离能、结合能等的计算与实验有较大差距。MINDO/3DewarMJS计算分子基态性质方面如生成热、键参数、第一计算分子基态性质方面如生成热、键参数、第一电离能、偶极矩等较满意。电离能、偶极矩等较满意。计算方法总结与评价计算方法总结与评价10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录方法方法主要提出人主要提出人特点特点MNDODewarMJS多多数数基基态态性性质质的的计计算算比比MINDO/3平平均均绝绝对对误误差
32、差约约减减少少一一半半，但但对对拥拥挤挤分分子子、氢氢键键、高高价价态化合物的计算不理想。态化合物的计算不理想。AM1DewarMJS参参量量化化固固定定。对对基基态态分分子子性性质质的的计计算算比比MNDO有全面改进，能正确处理氢键。有全面改进，能正确处理氢键。PM3StewartJJP基基于于MNDO模模型型的的新新参参量量化化方方法法，对对基基态态分分子性质的计算比子性质的计算比AM1有明显改进有明显改进PCILODinnerSXSlater10.2.2半经验计算法半经验计算法2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.2.3 密度泛函理论（DFT） Hohenberg 和Kohn第
33、一定理： Hohenberg 和Kohn第二定理 能量表示式 Kohn-Sham方程 交换函数与相关函数10.2.3DFT法法2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.3量化程序简介量化程序简介2024/9/21上一内容下一内容回主目录目前常用的量子化学程序目前常用的量子化学程序目前常用的量子化学程序目前常用的量子化学程序Gaussian(98,03，09)HyperchemGAMESSMolproCrystalMOPAC10.3计算程序简介计算程序简介2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.3.1.Hyperchem简介简介Hyperchem是是一一款款以以质质量量高高，灵灵活
34、活易易操操作作而而闻闻名名的的分分子子模模拟拟软软件件。通通过过3D对对量量子子化化学学计计算算，分分子子力力学学及及动动力力学学进进行行模模拟拟。Hyperchem可可提提供供比比其其它它Windows软软件件更更多多的的模模拟拟工工具具：图图形形界界面面，半半经经验验计计算算方方法法（AM1，PM3等等），UHF，RHF和和CI，7.0版版新新增增加加的的密密度度泛泛函函。可可进进行行单单点点能能，几几何何优优化化，分分子子轨轨道道分分析析，蒙蒙特特卡卡罗罗和和分分子子力力学学计计算算，预测可见预测可见-紫外光谱。紫外光谱。目前，已至目前，已至8.010版本。版本。 http:/1. 概
35、述10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录2.程序的主要功能：程序的主要功能：1)、建立、显示分子骨架模型、建立、显示分子骨架模型该该程程序序包包含含有有实实验验数数据据构构成成的的数数据据库库（键键长长、键键角角、二二面面角角等等），可以迅速构成分子体系骨架，建立起可以迅速构成分子体系骨架，建立起3D、2D分子模型。分子模型。2)、分子化学反应性质、分子化学反应性质可可以以给给出出分分子子的的静静态态性性质质，包包括括势势能能、势势能能的的梯梯度度、静静电电势势、分分子子轨轨道道能能量量、基基态态、激激发发态态分分子子轨轨道道系系数数、振振动动分分析析、振振动
36、动频频率率、振振动动模模式式、红红外外吸吸收收强强度度、自自旋旋密密度度-ESR光光谱谱的的耦耦合合常常数数、预预测测化化学学反反应应的的位位置置、说说明明化化学学反反应应的的途途径径和和机机制制、解解释释分分子子的的动动力力学学行行为等等。为等等。10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录3)、计算结果图形化、计算结果图形化分分子子轨轨道道、静静电电势势的的图图形形、总总电电荷荷密密度度的的分分布布、总总自自旋旋密密度度的的图图形等等。形等等。4)、分子构型优化、分子构型优化SteepestDescentConjugateGradientFletcher-Ree
37、vesPolak-RibiereBlock-Digonal、Newton-RaphsonBloackDiggonalEigenvectotFollowing10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录5)、计算过渡态、计算过渡态理理论论上上预预测测化化学学反反应应的的过过渡渡结结构构，活活化化能能可可由由实实验验测测定定，用用于于说明化学键的形成和断裂过程。说明化学键的形成和断裂过程。过过渡渡态态是是沿沿反反应应途途径径势势能能面面的的最最高高点点，相相应应的的结结构构有有一一个个负负本本征征值值、一一个个虚虚频频率率，二二阶阶能能量量导导数数相相对对于于几几何何参
38、参数数的的矩矩阵阵（Hessian）在一个方向极大其它方向极小仅有一个负本征值。）在一个方向极大其它方向极小仅有一个负本征值。6)、计算方法、计算方法量量子子化化学学计计算算，可可以以包包括括100个个原原子子的的分分子子体体系系，与与计计算算机机的的内内存、硬盘和计算时间有关。存、硬盘和计算时间有关。从头算类方法从头算类方法从从头头算算已已经经引引入入了了优优选选的的基基组组和和算算法法，在在LCAO-MO的的基基础础上上，没有引入其它近似。没有引入其它近似。10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录HyperChem使用使用S-G型轨道作为基函数型轨道作为基函
39、数STO-1G(H-He)， STO-2G(H-Xe)， STO-3G(H-Xe)， STO-4G(H-Xe)，STO-5G(H-Xe)，STO-6G(H-Xe)，3-21G、3-21G*、3-21G* (H-Ar)， 4-21G、 4-21G*、 4-21G* (H-Ne)， 6-21G、 6-21G*、6-21G* (H-Ar)，4-31G、4-31G*、4-31G* (H-Ne)，5-31G、5-31G*、5-31G*(H-F)，6-31G、6-31G*、6-31G*(H-Ar)，6-311G、6-311G*、6-311G*(H-Ar),重重原原子子加加f轨轨道道，氢氢原原子子加加D轨道
40、极化。轨道极化。可以自行扩展基组，当然基组参数的调整应当是科学的。可以自行扩展基组，当然基组参数的调整应当是科学的。可以对不同的原子使用不同的基函数可以对不同的原子使用不同的基函数.10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录半经验类方法半经验类方法半半经经验验方方法法适适合合于于有有机机化化合合物物，可可以以得得到到定定性性的的、有有意意义义的的大大分分子子量量化化计计算算结结果果。但但对对于于无无机机化化合合物物、主主族族元元素素甚甚至至最最好好的的半半经经验验方方法也难以得到好的结果。法也难以得到好的结果。EHMO、 CNDO、 INDO、 MINDO/3、
41、MNDO、 AM1、 PM3、ZINDO/1、ZINDO/2EHMO是是最最粗粗糙糙的的半半经经验验近近似似方方法法。可可以以提提供供分分子子轨轨道道的的形形状状和和能量形成近似的电子密度图。能量形成近似的电子密度图。ZINDO也也是是修修正正的的INDO版版本本，可可以以包包括括过过渡渡金金属属，给给出出参参数数化化的的紫外光谱。紫外光谱。NDDO是是MNDO、AM1、PM3方法的基础。方法的基础。CNDO、INDO的参数化方案是由的参数化方案是由Pople发展起来的，发展起来的，MINDO/3、MNDO、AM1是是由由Dewar等等人人发发展展起起来来的的，比比CNDO、INDO更接近实验
42、值。更接近实验值。 10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录PM3基于忽略双原子近似，基于基于忽略双原子近似，基于AM1方法。方法。Z-INDO适合于第一周期、第二周期过渡元素。适合于第一周期、第二周期过渡元素。Moller-Plesset微微扰扰理理论论是是说说明明相相关关能能的的另另一一种种方方法法，MP2.MP3MP4可以使用可以使用MP2方法。方法。计算计算MP2相关能相关能-仅对单点适用。仅对单点适用。半半经经验验、从从头头算算方方法法均均提提供供：能能量量及及能能量量梯梯度度、偶偶极极矩矩、总总电电子子密密度度、总总电电子子自自旋旋密密度度（闭闭壳壳
43、层层体体系系为为零零）、静静电电势势、生生成成热热、轨轨道道能能级级、简简正正振振动动模模式式和和频频率率、红红外外光谱强度、紫外吸收频率和强度、（光谱强度、紫外吸收频率和强度、（log、hin文件）、文件）、10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录7)、使用程序步骤、使用程序步骤首先准备初始构型首先准备初始构型：初始结构可由：初始结构可由HyperChem数据库提供数据库提供选择计算方法选择计算方法：从头算、半经验：从头算、半经验从头算基组的选择从头算基组的选择电电荷荷和和自自旋旋多多重重度度：闭闭壳壳层层体体系系的的多多重重度度应应该该为为1具具有有未未成成
44、对对电电子子的体系多重度应大于的体系多重度应大于1。收敛限、迭代次数的选择收敛限、迭代次数的选择。UHF、RHF、ROHF的的选选择择：RHF适适合合于于闭闭壳壳层层体体系系，UHF适适合合于于所有体系。所有体系。CI计计算算：闭闭壳壳层层单单组组态态基基态态、半半经经验验、从从头头算算、双双重重态态、三三重重态态开开壳壳层层基基态态。MINDO/3MNDOAM1PM3的的参参数数中中已已经经包包括括了了CI的的影响。影响。LOG文件文件作为计算结果的输出。作为计算结果的输出。10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录2.程序基本使用方法程序基本使用方法以以Hyp
45、erchem7.0为例，说明该程序的基本使用方法。为例，说明该程序的基本使用方法。(1).启动程序启动程序chem在屏幕上，双击绿色烧杯在屏幕上，双击绿色烧杯可得右边的工作界面：可得右边的工作界面：10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录窗口各部分功能简介窗口各部分功能简介 标题名称：最大、最小化、退出按钮标题名称：最大、最小化、退出按钮 菜单条：菜单条： 工具条工具条 工作区工作区状态行状态行FilePreferences:对对Hyperchem程序进行初始化设置程序进行初始化设置10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录(2)打
46、开已存在的数据文件打开已存在的数据文件FileOpen文件夹文件夹文件名文件名(Hyperchem7/Samples/Aromatic/C60为例为例)（或点击工具条中的打开工具图标）（或点击工具条中的打开工具图标）选择分子图形的显示方式选择分子图形的显示方式Display-Labels可以选择原子、化学键等标记方式；可以选择原子、化学键等标记方式；Dispay-Rendering选择分子结构显示方式选择分子结构显示方式(3).建立计算分子的数据文件建立计算分子的数据文件以对硝基苯酚为例：以对硝基苯酚为例：选择选择Build-DefaultElement可以显示指定元素的基本性质：可以显示指定
47、元素的基本性质：10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录选择绘图工具后，得到碳碳骨架。左键、右键增减键序选择绘图工具后，得到碳碳骨架。左键、右键增减键序把把2D骨架转换为骨架转换为3D图像图像选择其它原子进行相应的碳原子替换。选择其它原子进行相应的碳原子替换。BuildH&ModelBuild鼠标左键双击选择工具图标鼠标左键双击选择工具图标Select选定原子后，状态行提示原子标号、坐标等结构信息。选定原子后，状态行提示原子标号、坐标等结构信息。 保存为数据文件保存为数据文件 10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录移动、旋转、放
48、大、缩小分子图像移动、旋转、放大、缩小分子图像用用BuildSet设设定定初初始始数数据据，如如键键长长、键键角角、形形式式电电荷等。也可以用来直接测定分子构型数据。荷等。也可以用来直接测定分子构型数据。 (3)优化分子构型优化分子构型硝基苯酚分子体系能量极小值的计算硝基苯酚分子体系能量极小值的计算记录输出结果：记录输出结果：FILE-STARTLOG.绘出丁二烯分子骨架模型绘出丁二烯分子骨架模型:DRAW 测量键长、键角、二面角等结构信息：测量键长、键角、二面角等结构信息：SELECT用半经验方法优化分子构型用半经验方法优化分子构型 SETUPAM1COMPUTE-GEOMETRY 10.3
49、.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录测量键长、键角、二面角等结构参数。测量键长、键角、二面角等结构参数。对对给给定定体体系系优优化化构构型型后后，可可对对优优化化后后的的构构型型再再进进行行单单点计算。点计算。计算能量性质：计算能量性质：Computeproperty(4).分子性质的计算分子性质的计算 计算结果的输出文件计算结果的输出文件计算图形：计算图形：ComputePlotorbitalsvibrate计算计算QSAR：ComputeQSAR10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录(5)过渡态计算过渡态计算以以NH3为例为例.
50、绘出绘出NH3分子图形分子图形,选择基组选择基组10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录对对于于指指定定原原子子加加极极化化函函数数（N原原子子加加了了D扩扩展展基基函函数，指数数，指数1.0。）。）10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录单点计算单点计算进行构型优化进行构型优化10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录选选择择振振动动分分析析计计算和振动光谱算和振动光谱10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录谱线的位置、强度谱线的位置、强度Display-Render
51、ing-IR Vector10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录选定分选定分子并命子并命名为：名为：T110.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录Setup-Restrans限制限制NH3分子分子在平面在平面内优化，内优化，两面角两面角为为180度。度。10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录优优化化得得到到平平面面型型分分子子后后，进进行行单单点点计计算算势垒势垒 7.33lcal/mol10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录去去掉掉限限制制，计计算算振振动动分分
52、析析，最低振动对应虚振动频率。最低振动对应虚振动频率。虚虚振振动动频频率率-1009.38意意味味着着，此此结结构构不不是是一一个个稳稳定定结结构构，而而是一个过渡态。是一个过渡态。10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录由由反反应应物物和和产产物物确确定定过过渡渡态态，首首先先打打开开反反应应物物数数 据据 文文 件件 ， 然然 后后 用用File-Merge加加入入产产物物数数据文件。据文件。10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录选择反应选择反应物分子，物分子，Select-name Select-reactan 类类似似地
53、地，Select-Name Select-ProductSetup-Reaction Map10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录可以最后确定过渡态结构。可以最后确定过渡态结构。10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录(6)最低激发态计算最低激发态计算选用选用STO-3G优化分子构型优化分子构型以乙烯为例以乙烯为例C-C1.31C-H1.08H-C-H115.7单点计算单点计算MP2，48364.64kcal/mol，48438.61kcal/mol-483
54、64.639987，-74.974677，D2H10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录优化结构轨道图像10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录CI电子光谱10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录完成单点计算完成单点计算Elecreon Spectrum10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录最低能量跃迁最低能量跃迁-*在在313.7，是禁阻跃迁，是禁阻跃迁允许的跃迁是允许的跃迁是106.41单态
55、单态-*跃迁。跃迁。10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录优化三重态优化三重态分子构型分子构型 10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录重重态态构构型型优优化化的的结结果果，两两端端的的CH2扭扭转转了了90度。度。C-C键长变为键长变为1.4910.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.3.1Hyperchem2024/9/21上一内容下一内容回主目录计算化学面临的挑战是艰巨的，但也正在取得很大的进展，年轻化学家若对计算机
56、有兴趣的话，那末计算化学是具有令人兴奋前景的研究领域。 美国化学会会长美国化学会会长 R.R.布里斯罗布里斯罗10.3.2.Gausiann简介简介2024/9/21上一内容下一内容回主目录一、一、一、一、GaussianGaussian应用范围应用范围应用范围应用范围Gaussian是是做做半半经经验验计计算算和和从从头头计计算算使使用用最最广广泛泛的量子化学软件的量子化学软件.1 1、研究功能、研究功能：分子能量和结构分子能量和结构过渡态的能量和结构过渡态的能量和结构化学键以及反应能量化学键以及反应能量分子轨道分子轨道偶极矩和多极矩偶极矩和多极矩原子电荷和电势原子电荷和电势振动频率，红外和
57、拉曼光谱，振动频率，红外和拉曼光谱，NMR极化率和超极化率极化率和超极化率热力学性质，反应路径热力学性质，反应路径计算可以模拟在气相和溶液中的体系计算可以模拟在气相和溶液中的体系,模拟基态和激发态模拟基态和激发态10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录2.Gaussian03的新增功能的新增功能 1 1）EnhancedONIOMMethodEnhancedONIOMMethodQM区：发生强相互作用区：发生强相互作用或反应发生区域或反应发生区域MM区：无相互作用区域区：无相互作用区域QM/MM区：由区：由QM区向区向MM区过渡区域区过渡区域10.3.2G
58、aussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录ONIOMONIOM简介简介简介简介EONIOM2=E3-E1+E2Journal of Molecular Structure(TheoChem) 461-462(1999) 1-21ONIOM:our own n-layer integrated molecular orbital and molecular mechanics10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录应用范围应用范围应用范围应用范围酶反应酶反应有机体系的反应机理有机体系的反应机理表面和表面反应的簇模型表面和表面反应的簇模型
59、有机物种的光化学反应有机物种的光化学反应有机物和金属有机物的取代基效应和反应性有机物和金属有机物的取代基效应和反应性均相催化均相催化10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录2 2）Gaussian03Gaussian03的新增功能的新增功能的新增功能的新增功能-PBC-PBC( (PeriodicBoundaryConditionsPeriodicBoundaryConditions) )polymerssurfaces crystals NaCl型晶体结构型晶体结构10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录3)PCM3
60、)PCM( (PolarizablePolarizable Continuum Model) Continuum Model)体系在溶液中的激发态能量以及激发态的相关性质体系在溶液中的激发态能量以及激发态的相关性质NMR谱和磁性质谱和磁性质通过分析能量的二阶导数来计算振动频率、通过分析能量的二阶导数来计算振动频率、IR和和Roman光谱以及相关的性质光谱以及相关的性质极化率和超极化率极化率和超极化率运算方面的改进运算方面的改进10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Molecular PropertiesMolecular Properties自旋自旋-自
61、旋耦合常数自旋耦合常数g张量以及其它的超精细光谱张量张量以及其它的超精细光谱张量谐性振谐性振-转耦合常数转耦合常数非谐性振动及振非谐性振动及振-转耦合转耦合预共振预共振Raman光谱光谱旋光性以及旋光色散旋光性以及旋光色散电子圆二色性电子圆二色性(ECD)含频极化和超极化含频极化和超极化用量度无关原子轨道用量度无关原子轨道(GIAO)方法计算磁化率方法计算磁化率ONIOM预测电、磁特性预测电、磁特性预测气相和在溶剂中的电、磁特性和光谱预测气相和在溶剂中的电、磁特性和光谱10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录3.Gaussian033.Gaussian03
62、 程序界面程序界面程序界面程序界面Preferences:对对Gaussian程序进行初程序进行初始化设置始化设置自定义外部文字编辑器，用来打开自定义外部文字编辑器，用来打开.out文件文件link.exe所在的文件夹所在的文件夹临时文件存放文件夹临时文件存放文件夹10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Gaussian03Gaussian03图形工具栏图形工具栏图形工具栏图形工具栏开始作业开始作业 暂停当前作业暂停当前作业 当前当前link后暂停后暂停 终止当前作业和批处理终止当前作业和批处理 恢复当前作业恢复当前作业 在当前作业完成后终止批处理在当前作
63、业完成后终止批处理 终止当前作业终止当前作业 编辑或建立批处理编辑或建立批处理 批处理专用批处理专用 打开外部编辑器打开外部编辑器 编辑输出文件编辑输出文件10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录 编辑批处理作业文件编辑批处理作业文件转换不同格式的分子结构文件转换不同格式的分子结构文件读取读取.fch文件中的数据并生成文件中的数据并生成三维空间网格图三维空间网格图利用利用.chk文件中的分子轨道，文件中的分子轨道，生成电子密度和静电势的空间生成电子密度和静电势的空间分布网格图分布网格图从从.chk文件中打印出频率文件中打印出频率和热化学数据和热化学数据Ga
64、ussian03Gaussian03 程序工具程序工具程序工具程序工具10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录将将.chk文件转换为文件转换为.fch文件，这种文文件，这种文件可以使用图形软件打开件可以使用图形软件打开将将.fch文件还原为文件还原为.chk文件文件从指定从指定.chk文件中显示作业的文件中显示作业的routesection和和title将将.chk文件转换成文本格式文件转换成文本格式将以前版本的将以前版本的Gaussian产生的产生的.chk文件转换为文件转换为G03的的.chk文件文件Gaussian03Gaussian03 程序工具程
65、序工具程序工具程序工具10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录H2O分子单点计算后的分子单点计算后的.chk文件文件转换成转换成.fch文件后，在文件后，在Chem3D中所作分子轨道中所作分子轨道(HOMO)，电荷，电荷密度和静电势空间分布图密度和静电势空间分布图10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录NewZmat工具界面工具界面10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录GaussianOverlay9,10,11,99Overlay1L101L102L122Overlay0L0L
66、0014.Gaussian程序的结构程序的结构link0:初始化程序，控制初始化程序，控制overlaylink1:读入并处理读入并处理RouteSection，建立要执行的建立要执行的link列表列表link9999:终止计算终止计算Overlay99L999910.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录5.定制定制内存和硬盘内存和硬盘-M-2MW-#-MaxDisk=400MBGaussian程序使用的内存单位程序使用的内存单位W是双精度字，相当于是双精度字，相当于8字节字节2MW=16MB设置方法：设置方法：将将Default.r1文件改成文件改成def
67、ault.rou10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录%Section设定作业运行的环境变量设定作业运行的环境变量RouteSection设定作业的控制项设定作业的控制项Title作业题目作业题目电荷与自旋多重度电荷与自旋多重度MoleculeSpecification分子说明分子说明6.Gaussian程序的输入文件程序的输入文件10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录%chk=water.chk % Section： 行首以行首以%开始，段后无空行开始，段后无空行%rwf=water.rwf#p hf/6-31g
68、 scfcyc=250 scfcon=8 Route Section：行首以行首以#开始，段后加空行开始，段后加空行 Water title：作业的简要描述，段后加空行作业的简要描述，段后加空行 0 1 Molecular Specification：O 分子说明部分，段后通常加空行分子说明部分，段后通常加空行H 1 R1H 1 R1 2 a1R1=1.04a1=104.0Gaussian作业的格式作业的格式10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录NH3的几何构型优化输入窗口的几何构型优化输入窗口10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内
69、容下一内容回主目录NH3的振动频率计算输入窗口的振动频率计算输入窗口（作为优化的后继作业）（作为优化的后继作业）10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录% % Section(linkSection(link 0) 0)定义计算过程中的临时文件定义计算过程中的临时文件%chk=name.chk.chk文件在计算中记录分子几何构型，分子轨道，力常数矩阵等信息文件在计算中记录分子几何构型，分子轨道，力常数矩阵等信息%rwf=name.rwf.rwf文件主要在作业重起时使用，当计算量比较大时，文件主要在作业重起时使用，当计算量比较大时，.rwf文件通常会非常大，
70、文件通常会非常大，此时需要将之分割保存此时需要将之分割保存%int=name.int,%d2e=name.d2e.int文件在计算过程中存储双电子积分文件在计算过程中存储双电子积分,.d2e文件在计算过程中存储双电子积文件在计算过程中存储双电子积分的二阶导数分的二阶导数内存使用控制内存使用控制%mem=n控制运行过程中使用内存的大小控制运行过程中使用内存的大小,可以以可以以W或者或者MB，GB为单位为单位default：6000000W48MB综合考虑到计算的需要和硬件水平，内存并非给得越多越好，最有效率的方综合考虑到计算的需要和硬件水平，内存并非给得越多越好，最有效率的方法是根据作业类型估算
71、所需要内存的大小法是根据作业类型估算所需要内存的大小10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录不同作业使用内存的估算方法不同作业使用内存的估算方法不同作业使用内存的估算方法不同作业使用内存的估算方法M+2NB2M：不同类型作业需要的最小内存不同类型作业需要的最小内存，NB：计算所使用基函数的数目计算所使用基函数的数目作业类型作业类型fghijSCF能量能量4MW4MW9MW23MW60MWSCF梯度梯度4MW5MW16MW38MWSCF振动分析振动分析4MW9MW 27MWMP2能量能量4MW5MW10MW28MW70MWMP2梯度梯度4MW6MW16MW3
72、8MWMP2振动分析振动分析6MW10MW28MW10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Route SectionRoute SectionRouteSection以以#开始，开始，#控制作业的输出控制作业的输出#N正常输出；默认正常输出；默认(没有计算时间的信息没有计算时间的信息)#P输出更多信息。包括每一执行模块在开始和结束时与计算机系统输出更多信息。包括每一执行模块在开始和结束时与计算机系统有关的各种信息有关的各种信息(包括执行时间数据，以及包括执行时间数据，以及SCF计算的收敛信息计算的收敛信息)#T精简输出：只打印重要的信息和结果。精简输出：只
73、打印重要的信息和结果。RouteSection主要由方法，基组，任务类型三部分组成主要由方法，基组，任务类型三部分组成方法与基组后续课程专门介绍方法与基组后续课程专门介绍Gaussian程序能完成的任务类型：程序能完成的任务类型：10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Sp单点能量计算（默认任务类型）单点能量计算（默认任务类型）ADMP&BOMP动力学计算动力学计算Opt分子几何结构优化分子几何结构优化Force计算核的受力计算核的受力Freq振动分析振动分析Stable波函数稳定性测试波函数稳定性测试Irc反应途径计算反应途径计算Volume计算分子体积
74、计算分子体积IrcMax在指定反应途径上找能量最大值在指定反应途径上找能量最大值Density=CheckPoint仅计算布居分析仅计算布居分析Scan势能面扫描势能面扫描Guess=Only仅作分子轨道初猜仅作分子轨道初猜Polar极化率和超极化率计算极化率和超极化率计算ReArchive从从.chk文件中提取存档文件中提取存档RouteSection采用自由格式，大小写不敏感采用自由格式，大小写不敏感同一行不同项之间可以使用空格，逗号和同一行不同项之间可以使用空格，逗号和“/”连接；连接；例：例：#phf/6-31gscfcyc=230scfcon=8#p,hf/6-31g,scfcyc=
75、230,scfcon=8关键词可以通过关键词可以通过keyword=option,keyword(option),keyword=(option1,option2,.)，keyword(option1,ption2,.)指定指定例：例：#pHF/STO-3Gopt#pHF/STO-3Gopt=(TS,readfc)10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Title部分必须输入，但是程序并不执行，起标识和说明作用部分必须输入，但是程序并不执行，起标识和说明作用Title SectionTitle SectionCharge & Charge & Multip
76、lMultipl. .输入分子的电荷和自旋多重度输入分子的电荷和自旋多重度例：例：电荷电荷多重度多重度2s+1H2O01H3O+11NO02O202电荷多重度部分通常也算作分子说明电荷多重度部分通常也算作分子说明10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Molecular SpecificationMolecular Specification 分子说明部分主要用来定义分子核相对位置分子说明部分主要用来定义分子核相对位置分子核相对位置可以用笛卡尔坐标，内坐标分子核相对位置可以用笛卡尔坐标，内坐标(Z-matrix)，或者是二者混合，或者是二者混合 表示表示笛
77、卡尔坐标是内坐标的一种特殊形式笛卡尔坐标是内坐标的一种特殊形式分子坐标的格式为分子坐标的格式为: 元素符号元素符号, x, y, z 元素符号元素符号 (n) 原子原子1 键长键长 原子原子2 键角键角 原子原子3 二面角二面角 格式代码格式代码 (0,180) 以原子在分子中的序数表示以原子在分子中的序数表示 通过右手规则确定通过右手规则确定10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录例例1：使用使用HF方法，优化方法，优化 H2O2分子分子10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录%chk=h2o2.chk%rwf=h2
78、o2.rwf#p hf/6-31g optH2O2 energy calculation0 1 HO 1 0.9O 2 1.4 1 105.0H 3 0.9 2 105.0 1 120.0%chk=h2o2.chk%rwf=h2o2.rwf#p hf/6-31g optH2O2 energy calculation0 1H 0.000 0.0000.000 O 0.000 0.9000.000 O 1.350 1.2620.000 H 1.464 1.742-0.752 内坐标表示内坐标表示笛卡尔直角坐标表示笛卡尔直角坐标表示上述两个作业将对上述两个作业将对H2O2分子的结构进行完全优化，分子
79、的结构进行完全优化，包括所有的键长键角和二面角。通过将内坐标定义成变包括所有的键长键角和二面角。通过将内坐标定义成变量，可以对分子结构进行部分优化量，可以对分子结构进行部分优化10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录%chk=h2o2.chk%rwf=h2o2.rwf#p hf/6-31g optH2O2 energy calculation0 1 HO 1 r1O 2 r2 1 a1H 3 r1 2 a1 1 d1r1=0.9 r2=1.4a1=105.0d1=120.0 通过对两个键长和键角使用同通过对两个键长和键角使用同一变量定义可以控制分子的对一变
80、量定义可以控制分子的对称性称性%chk=h2o2.chk%rwf=h2o2.rwf#p hf/6-31g optH2O2 energy calculation0 1 HO 1 r1O 2 r2 1 a1H 3 r1 2 a1 1 d1r1=0.9a1=105.0 变量部分变量部分 d1=120.0r2=1.4常量部分常量部分通过设定常量，可以使程序通过设定常量，可以使程序只对分子结构进行部分优化只对分子结构进行部分优化10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录例例2：C2H4分子分子平面形分子平面形分子# HF/STO-3G OPTC2H4 opt0 1CC
81、 1 r1H 1 r2 2 a1H 1 r2 2 a1 3 180.0H 2 r2 1 a1 3 0.0H 2 r2 1 a1 4 0.0r1=1.32r2=1.09a1=120.0通过同一个变量控制通过同一个变量控制C-H键长键长把二面角定义为把二面角定义为180和和0的常量来控制分子的平面构型的常量来控制分子的平面构型10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录# HF/STO-3G OPTC2H4 opt0 1CC 1 r1H 1 r2 2 a1H 1 r2 2 a1 3 180.0H 2 r2 1 a1 3 0.0H 2 r2 1 a1 4 0.0r1
82、=1.32r2=1.09a1=120.0通过同一个变量控制通过同一个变量控制C-H键长键长把二面角定义为把二面角定义为180和和0的常量的常量来控制分子的平面构来控制分子的平面构型型10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录例例3：CH3F分子分子分子点群分子点群C3V#HF/STO-3GOPTCH3FC3vopt01CF1r1H1r22a1H1r22a13bH1r22a13-br1=1.38r2=1.09a1=110.6b=120.0通过常量通过常量b来控制来控制C3V对称性对称性10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目
83、录#HF/STO-3GOPTCH3FC3vopt01CF1r1H1r22a1H1r22a13bH1r22a13-br1=1.38r2=1.09a1=110.6b=120.0例例4：NH3分子分子分子点群分子点群C3V10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录例例5：呋喃呋喃分子分子分子点群分子点群C2v10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录例例6：乙炔乙炔分子分子直线形直线形分子分子10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Gaussian 程序中的部分关键词程序中的部分关键词10.
84、3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录 Guess GuessGuess GuessGuess=read=read Guess=mixGuess=mix Guess=alter Guess=alter SCFSCFCYC=n default=64SCFCON=nSCFDM SCF=DMSCFQC SCF=QCdirect (default)10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录opt优化平衡态优化平衡态 opt=z-matrix优化过渡态优化过渡态 opt=(ts,z-matrix,noeigentest)optcyc=
85、nIop(1/8=6)freqFreq=noramanFreq=ReadIsotopes10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Gaussian作业输出示例作业输出示例（H2OH2OSPSP）10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录EnteringLink1=C:G03Wl1.exePID=1572.Copyright(c)1988,1990,1992,1993,1995,1998,2003,Gaussian,Inc.AllRightsReserved.ThisistheGaussian(R)03program.Iti
86、sbasedonthetheGaussian(R)98system(copyright1998,Gaussian,Inc.),theGaussian(R)94system(copyright1995,Gaussian,Inc.),theGaussian92(TM)system(copyright1992,Gaussian,Inc.),theGaussian90(TM)system(copyright1990,Gaussian,Inc.),theGaussian88(TM)system(copyright1988,Gaussian,Inc.),theGaussian86(TM)system(co
87、pyright1986,CarnegieMellonUniversity),andtheGaussian82(TM)system(copyright1983,CarnegieMellonUniversity).GaussianisafederallyregisteredtrademarkofGaussian,Inc.RESTRICTEDRIGHTSLEGENDUse,duplicationordisclosurebytheUSGovernmentissubjecttorestrictionsassetforthinsubparagraph(c)(1)(ii)oftheRightsinTechn
88、icalDataandComputerSoftwareclauseatDFARS252.227-7013. 历历史史和和版版权权10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Citethisworkas:Gaussian03,RevisionB.02,M.J.Frisch,G.W.Trucks,H.B.Schlegel,G.E.Scuseria,M.A.Robb,J.R.Cheeseman,J.A.Montgomery,Jr.,T.Vreven,K.N.Kudin,J.C.Burant,J.M.Millam,S.S.Iyengar,J.Tomasi,V.Baro
89、ne,B.Mennucci,M.Cossi,G.Scalmani,N.Rega,G.A.Petersson,H.Nakatsuji,M.Hada,M.Ehara,K.Toyota,R.Fukuda,J.Hasegawa,M.Ishida,T.Nakajima,Y.Honda,O.Kitao,H.Nakai,M.Klene,X.Li,J.E.Knox,H.P.Hratchian,J.B.Cross,C.Adamo,J.Jaramillo,R.Gomperts,R.E.Stratmann,O.Yazyev,A.J.Austin,R.Cammi,C.Pomelli,J.W.Ochterski,P.Y
90、.Ayala,K.Morokuma,G.A.Voth,P.Salvador,J.J.Dannenberg,V.G.Zakrzewski,S.Dapprich,A.D.Daniels,M.C.Strain,O.Farkas,D.K.Malick,A.D.Rabuck,K.Raghavachari,J.B.Foresman,J.V.Ortiz,Q.Cui,A.G.Baboul,S.Clifford,J.Cioslowski,B.B.Stefanov,G.Liu,A.Liashenko,P.Piskorz,I.Komaromi,R.L.Martin,D.J.Fox,T.Keith,M.A.Al-La
91、ham,C.Y.Peng,A.Nanayakkara,M.Challacombe,P.M.W.Gill,B.Johnson,W.Chen,M.W.Wong,C.Gonzalez,andJ.A.Pople,Gaussian,Inc.,PittsburghPA,2003.引引用用信信息息10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录*Gaussian03:x86-Win32-G03RevB.0216-Apr-200308-Apr-2005*%chk=h2o.chk%rwf=h2o.rwfDefaultroute:MaxDisk=2000MB-#phf/6-31g-1
92、/38=1/1;2/17=6,18=5,40=1/2;3/5=1,6=6,11=9,16=1,25=1,30=1/1,2,3;4/1;5/5=2,32=1,38=5/2;6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1;99/5=1,9=1/99;LeaveLink1atFriApr0801:21:372005,MaxMem=0cpu:1.0重新打印作业输入和标准途径重新打印作业输入和标准途径10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录作业执行过程作业执行过程1/38=1/1; 2/17=6,18=5,40=1/2;3/5=1,6=6,11=9,16=1,2
93、5=1,30=1/1,2,3;4/1;5/5=2,32=1,38=5/2;6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1;99/5=1,9=1/99;L101L202L301L302L303L401L502L601L9999L101读取标题和分子输入部分；读取标题和分子输入部分；L202坐标重新定向，计算对称性，检查变量；坐标重新定向，计算对称性，检查变量；L301产生基组信息；产生基组信息；L302计算重叠积分，动能积分和势能积分；计算重叠积分，动能积分和势能积分；L303计算多极积分；计算多极积分；L401形成分子轨道初猜；形成分子轨道初猜；L502自洽场迭代求解；自洽场迭代求解；L6
94、01布居数和相关分析；布居数和相关分析；L9999完成计算和输出完成计算和输出10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录(Enter C:G03Wl101.exe) - h2o sp - Symbolic Z-matrix: Charge = 0 Multiplicity = 1 O 0. 0. 0. H 0.662 0. 0.468 H -0.662 0. 0.468 Isotopes and Nuclear Properties: Atom 1 2 3 IAtWgt= 16 1 1 AtmWgt= 15.9949146 1.0078250 1.00782
95、50 IAtSpn= 0 1 1 AtZEff= 0.0000000 0.0000000 0.0000000 AtQMom= 0.0000000 0.0000000 0.0000000 AtGFac= 0.0000000 2.7928460 2.7928460 Leave Link 101 at Fri Apr 08 01:21:38 2005, MaxMem= 6291456 cpu: 0.010.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录(EnterC:G03Wl202.exe)Inputorientation:-CenterAtomicAtomicCoord
96、inates(Angstroms)NumberNumberTypeXYZ-1800.0000000.0000000.0000002100.6620000.0000000.468000310-0.6620000.0000000.468000-Distancematrix(angstroms):1231O0.0000002H0.8107210.0000003H0.8107211.3240000.000000StoichiometryH2OFrameworkgroupC2VC2(O),SGV(H2)Deg.offreedom2FullpointgroupC2VNOp4LargestAbeliansu
97、bgroupC2VNOp4LargestconciseAbeliansubgroupC2NOp2Standardorientation:-CenterAtomicAtomicCoordinates(Angstroms)NumberNumberTypeXYZ-1800.0000000.0000000.0936002100.0000000.662000-0.3744003100.000000-0.662000-0.374400-Rotationalconstants(GHZ):1289.0084222572.1186153396.2468433LeaveLink202atFriApr0801:21
98、:402005,MaxMem=6291456cpu:1.010.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录(Enter C:G03Wl301.exe) Standard basis: 6-31G (6D, 7F) There are 7 symmetry adapted basis functions of A1 symmetry. There are 0 symmetry adapted basis functions of A2 symmetry. There are 2 symmetry adapted basis functions of B1 symme
99、try. There are 4 symmetry adapted basis functions of B2 symmetry. Integral buffers will be 262144 words long. Raffenetti 1 integral format. Two-electron integral symmetry is turned on. 13 basis functions, 30 primitive gaussians, 13 cartesian basis functions 5 alpha electrons 5 beta electrons nuclear
100、 repulsion energy 10.8432720049 Hartrees. IExCor= 0 DFT=F Ex=HF Corr=None ExCW=0 ScaHFX= 1.000000 ScaDFX= 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 IRadAn= 0 IRanWt= -1 IRanGd= 0 ICorTp=0 NAtoms= 3 NActive= 3 NUniq= 2 SFac= 2.76D+00 NAtFMM= 60 Big=F Leave Link 301 at Fri Apr 08 01:57:33 2005, MaxMem= 6291
101、456 cpu: 1.010.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录(EnterC:G03Wl302.exe)NPDir=0NMtPBC=1NCelOv=1NCel=1NClECP=1NCelD=1NCelK=1NCelE2=1NClLst=1CellRange=0.0.One-electronintegralscomputedusingPRISM.One-electronintegralsymmetryusedinSTVIntNBasis=13RedAO=TNBF=7024NBsUse=131.00D-06NBFU=7024LeaveLink302atFri
102、Apr0801:57:352005,MaxMem=6291456cpu:1.0(EnterC:G03Wl303.exe)DipDrv:MaxL=1.LeaveLink303atFriApr0801:57:362005,MaxMem=6291456cpu:0.010.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录(EnterC:G03Wl401.exe)HarrisfunctionalwithIExCor=205diagonalizedforinitialguess.ExpMin=1.61D-01ExpMax=5.48D+03ExpMxC=8.25D+02IAcc=1I
103、RadAn=1AccDes=1.00D-06HarFok:IExCor=205AccDes=1.00D-06IRadAn=1IDoV=1ScaDFX=1.0000001.0000001.0000001.000000HarrisEn=-76.0428456360852Initialguessorbitalsymmetries:Occupied(A1)(A1)(B2)(A1)(B1)Virtual(A1)(B2)(B1)(A1)(B2)(B2)(A1)(A1)Theelectronicstateoftheinitialguessis1-A1.LeaveLink401atFriApr0801:57:
104、372005,MaxMem=6291456cpu:0.010.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录(EnterC:G03Wl502.exe)Warning!Cutoffsforsingle-pointcalculationsused.ClosedshellSCF:RequestedconvergenceonRMSdensitymatrix=1.00D-04within128cycles.RequestedconvergenceonMAXdensitymatrix=1.00D-02.Requestedconvergenceonenergy=5.00D-05.N
105、ospecialactionsifenergyrises.UsingDIISextrapolation,IDIIS=1040.Integralsymmetryusagewillbedecideddynamically.KeepR1integralsinmemoryincanonicalform,NReq=424251.IEnd=18776IEndB=18776NGot=6291456MDV=6285583LenX=6285583SymmetrynotusedinFoFDir.MinBra=0MaxBra=1Meth=1.IRaf=0NMat=1IRICut=1DoRegI=TDoRafI=FI
106、Sym2E=0JSym2E=0.10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Cycle5Pass1IDiag1:E=-75.9273519590932Delta-E=-0.000003762089Rises=FDamp=FDIIS:error=5.91D-05atcycle5NSaved=5.NSaved=5IEnMin=5EnMin=-75.9273519590932IErMin=5ErrMin=5.91D-05ErrMax=5.91D-05EMaxC=1.00D-01BMatC=4.02D-08BMatP=1.89D-06IDIUse=1WtCom=1.0
107、0D+00WtEn=0.00D+00Coeff-Com:0.711D-02-0.177D-010.103D+00-0.460D+000.137D+01Coeff:0.711D-02-0.177D-010.103D+00-0.460D+000.137D+01Gap=0.746Goal=NoneShift=0.000RMSDP=4.58D-05MaxDP=1.68D-04DE=-3.76D-06OVMax=2.54D-04SCFDone:E(RHF)=-75.9273519591A.U.after5cyclesConvg=0.4576D-04-V/T=1.9895S*2=0.0000KE=7.67
108、3560164965D+01PE=-2.025358608090D+02EE=3.902963519532D+01LeaveLink502atFriApr0801:57:412005,MaxMem=6291456cpu:2.010.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录(EnterC:G03Wl601.exe)CopyingSCFdensitiestogeneralizeddensityrwf,ISCF=0IROHF=0.*PopulationanalysisusingtheSCFdensity.*Orbitalsymmetries:Occupied(A1)(
109、A1)(B2)(A1)(B1)Virtual(A1)(B2)(B2)(B1)(A1)(A1)(B2)(A1)Theelectronicstateis1-A1.Alphaocc.eigenvalues-20.52887-1.44410-0.81350-0.57281-0.51130Alphavirt.eigenvalues-0.234900.331091.135361.163731.17135Alphavirt.eigenvalues-1.436361.500541.68694Condensedtoatoms(allelectrons):1231O8.0907140.3123390.312339
110、2H0.3123390.374540-0.0445753H0.312339-0.0445750.374540Mullikenatomiccharges:11O-0.7153922H0.3576963H0.357696SumofMullikencharges=0.00000Atomicchargeswithhydrogenssummedintoheavyatoms:11O0.0000002H0.0000003H0.000000SumofMullikencharges=0.0000010.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Electronicspatialex
111、tent(au):=17.2272Charge=0.0000electronsDipolemoment(field-independentbasis,Debye):X=0.0000Y=0.0000Z=-2.4602Tot=2.4602Quadrupolemoment(field-independentbasis,Debye-Ang):XX=-6.8696YY=-4.2696ZZ=-6.1388XY=0.0000XZ=0.0000YZ=0.0000TracelessQuadrupolemoment(field-independentbasis,Debye-Ang):XX=-1.1103YY=1.
112、4898ZZ=-0.3795XY=0.0000XZ=0.0000YZ=0.0000Octapolemoment(field-independentbasis,Debye-Ang*2):XXX=0.0000YYY=0.0000ZZZ=-1.6189XYY=0.0000XXY=0.0000XXZ=-0.5144XZZ=0.0000YZZ=0.0000YYZ=-0.9389XYZ=0.0000Hexadecapolemoment(field-independentbasis,Debye-Ang*3):XXXX=-4.8330YYYY=-4.5460ZZZZ=-5.2984XXXY=0.0000XXX
113、Z=0.0000YYYX=0.0000YYYZ=0.0000ZZZX=0.0000ZZZY=0.0000XXYY=-1.6915XXZZ=-1.7089YYZZ=-1.5145XXYZ=0.0000YYXZ=0.0000ZZXY=0.0000N-N=1.084327200490D+01E-N=-2.025355816034D+02KE=7.673560164965D+01SymmetryA1KE=6.825101673560D+01SymmetryA2KE=0.000000000000D+00SymmetryB1KE=4.561871027519D+00SymmetryB2KE=3.92271
114、3886524D+00NoNMRshieldingtensorssonospin-rotationconstants.LeaveLink601atFriApr0801:57:442005,MaxMem=6291456cpu:2.02024/9/21上一内容下一内容回主目录(EnterC:G03Wl9999.exe)1|1|UNPC-UNK|SP|RHF|6-31G|H2O1|PCUSER|08-Apr-2005|0|#PHF/6-31G|h2osp|0,1|O,0,0.,0.,0.|H,0,0.662,0.,0.468|H,0,-0.662,0.,0.468|Version=x86-Win32
115、-G03RevB.02|State=1-A1|HF=-75.927352|RMSD=4.576e-005|Dipole=0.,0.,0.9679067|PG=C02VC2(O1),SGV(H2)|ERRORISAHARDYPLANT.ITFLOURISHETHINEVERYSOIL.MARTINFARQUHARTUPPERJobcputime:0days0hours0minutes18.0seconds.Filelengths(MBytes):RWF=11Int=0D2E=0Chk=7Scr=1NormalterminationofGaussian03atFriApr0801:57:46200
116、5.10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Gaussian中的分子结构中的分子结构优化过程与输出文件示例优化过程与输出文件示例乙烯分子优化乙烯分子优化10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录#PRHF/6-31G(d)OptTestEthyleneGeometryOptimization01CC1CCH1CH2HCCH1CH2HCC3180.H2CH1HCC3180.H2CH1HCC4180.Variables:CC=1.31CH=1.07HCC=121.5输入文件输入文件10.3.2Gaussian程序程序2024
117、/9/21上一内容下一内容回主目录优化作业执行过程优化作业执行过程优化作业执行过程优化作业执行过程1/18=20,38=1/1,3;2/9=110,17=6,18=5,40=1/2;3/5=1,6=6,7=1,11=1,16=1,25=1,30=1/1,2,3;4/7=1/1;5/5=2,38=5/2;6/7=2,8=2,9=2,10=2,28=1/1;7/1,2,3,16;1/18=20/3(1);99/99;2/9=110/2;3/5=1,6=6,7=1,11=1,16=1,25=1,30=1/1,2,3;4/5=5,7=1,16=3/1;5/5=2,38=5/2;7/1,2,3,16;1
118、/18=20/3;2/9=110/2;6/7=2,8=2,9=2,10=2,19=2,28=1/1;99/9=1/99;L101L103L202L301L302L303L401L502L601L701L702L703L716L999910.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录优化开始的标志优化开始的标志第一次做第一次做 L103初猜初猜Hessian矩阵矩阵优化结束的标志优化结束的标志10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.3.2Gaus
119、sian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录Hessian矩阵矩阵10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录优化时的坐标选项：优化时的坐标选项：OPT=RedundantOPT=AddRedundantOPT=Z-matrixOPT=Cartesian部分冻结优化：部分冻结优化：#HF/6-31G*Opt=ModR
120、edundantTestPartialoptimization11lCH1R1H1R12A1O1R22A23120.0H4R33A32180.0A1=120.0.R3=1.14 5 1.3 F5 4 3 2 F10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录优化收敛问题优化收敛问题优化收敛问题优化收敛问题a,默认的优化次数不够：默认的优化次数不够：增加优化次数增加优化次数opt=(RestartMaxcycle=N)b,初猜力常数与实际不符初猜力常数与实际不符:解决办法：解决办法：1,从振动分析计算的从振动分析计算的chk文件中读入力常数，文件中读入力常数，Opt
121、=ReadFc2,使用给定的方法和基组计算力常数，使用给定的方法和基组计算力常数，Opt=CalcFc3,优化中的每一步都计算力常数，优化中的每一步都计算力常数，Opt=CalcAllc,从能量最低的最优结构重起优化作业从能量最低的最优结构重起优化作业Opt=CalcFc，Geom=(Check,Step=n)10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录其他优化选项其他优化选项其他优化选项其他优化选项NoEigenTest: 在使用在使用Berny优化计算过渡态时，不做曲优化计算过渡态时，不做曲率测试率测试NoFreeze: 激活所有冻结的变量激活所有冻结的变
122、量(Geom=Check)Tight,VeryTight, LooseIOP(1/8=m): 改变步长改变步长 0.01 * m10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录优化结果的确认优化结果的确认优化结果的确认优化结果的确认计算完整的计算完整的Hessian矩阵矩阵检查检查Hessian矩阵的负本征值矩阵的负本征值极小点极小点0个负本征值个负本征值过渡态过渡态 有且仅有有且仅有1个负本征值个负本征值寻找极小点寻找极小点如果有负本征值如果有负本征值, , 循负本征值方向得到能量更低循负本征值方向得到能量更低的结构的结构. . 寻找过渡态寻找过渡态 如果没有负
123、本征值如果没有负本征值, , 沿最小本征值沿最小本征值“上山上山”10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录通过振动分析计算来确认优化结果通过振动分析计算来确认优化结果通过振动分析计算来确认优化结果通过振动分析计算来确认优化结果复合作业：复合作业：例：例：HF/6-31goptfreq振动分析与优化计算必须使用同样的方法和基组振动分析与优化计算必须使用同样的方法和基组其他类型的复合作业：其他类型的复合作业：HF/6-31G/HF/6-31G(d,p)10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录GaussViewGaussVi
124、ew的应用的应用的应用的应用10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录ONIOM图形界面图形界面MM区QM区10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录PBC图形界面图形界面10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录VisualizingGaussianResultsVisualizingGaussianResults分子轨道分子轨道原子电荷原子电荷由电子密度、静电势场、由电子密度、静电势场、NMR屏蔽以及其他性质得到的屏蔽以及其他性质得到的表面。可以用实体、半透明和网格三种方式显示。表面
125、。可以用实体、半透明和网格三种方式显示。使用不同的颜色来标记不同部分表面的性质使用不同的颜色来标记不同部分表面的性质用动画的方式来演示振动频率用动画的方式来演示振动频率用动画的方式来演示几何优化过程、势能面扫描、用动画的方式来演示几何优化过程、势能面扫描、IRC反应路径以及采用反应路径以及采用BOMD和和ADMP动力学计算的轨迹动力学计算的轨迹10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录DisplayingSurfacesDisplayingSurfacesThe NMR shielding densities for the methine proton (
126、surface 1) and the phenyl proton (surface 2) in in- 3(4,10) 7 metacyclophaneSurface1Surface210.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录ViewingSpectraIR Vibration for Ammonia 855.9 185710.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录ViewingSpectraVCD spectra for two conformations of spiropentyl acetate, a chiral
127、derivative of spiropentane10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录VisualizingandManipulatingMolecularVisualizingandManipulatingMolecularOrbitalsOrbitals10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21上一内容下一内容回主目录AnimatingOptimizationsandReactionPathsAnimatingOptimizationsandReactionPathsSteps from a geometry optimization of benzeneThis sequence displays a series structures from an Intrinsic Reaction Path (IRC) calculation of the 1,2 hydrogen shift reaction in which formaldehyde transforms into trans hydroxycarbene10.3.2Gaussian程序程序2024/9/21
