计算机在化工中应用上机实验五Gaussian.doc

计算机化学-Gaussian 实验

练习 1 利用 Gaussian03 进行甲醛单点能，并查看分子轨道。

输入文件为：

%chk=HCHO.chk

# RHF/6-31G(d) Pop=Full Test

Formaldehyde Single Point

0,1

C 0.0 0.0 0.0

O 0.0 1.22 0.0

H 0.94 -0.54 0.0

H -0.94 -0.54 0.0
采用 GaussView 打开 Scratch 目录中的 HCHO.chk 文件， 打开菜单的"Results"—— "Surfaces"，
逐个查看各轨道的形状。

比较：不同的输入(优化结构)

# B3LYP/6-31G OPT
Formaldehyde
01 C1
O2 1 A
H3 1 B 2 C
H4 1 B 2 C 3 D
A = 1.28 B = 1.10
C = 121.0

D = 180.0

比较：不同的输入(振动分析)

# B3LYP/6-31G Freq
Example: aldehyde
01 C1
O2 1 A
H3 1 B 2 C
H4 1 B 2 C 3 D

A = 1.28
B = 1.10
C = 121.0 D = 180.0

比较：甲醛的激发态优化

在 Gaussian 中可以进行激发态的优化和频率分析。步骤是，首先进行能量计算得到激发态，
然后在此结构基础上进行结构优化和频率分析。

%Chk=c2ho_es

#T RCIS/6-31+G(D) Test

Formaldehyde (C2V) Vertical Excited States

0,1

C

O, 1, AB

H,1, AH, 2, HAB

H,1, AH, 2, HAB, 3, 180.

AB=1.18429

AH=1.09169

HAB=122.13658

--Link1--

%Chk=c2ho_es

%NoSave

# RCIS(Root=1,Read)/6-31+G(D) Guess=Read Opt Freq Test Geom=AllCheck
第一个步骤计算最低的三个激发态，第二步骤是利用其结果进行结构优化和频率分析.
在本例的计算中，得到的激发态出现了虚频，其结构显示碳原子要离开原子平面。

由于原来的分子结构中，所有原子都在同一平面上，所以，也得到一个共平面的激发态结构。

这样，就要设法产生一个正确的几何结构。(激发态的结构优化目前没有包含内坐标冗余，

所以在初始结构中定义一个平面结构，得到的激发态结构就也是共平面的)。

比较： 甲醛激发态优化 ，确定甲醛第一激发态的结构，比较红外光谱。

#T RCIS(Root=1)/6-31+G(D) Opt Freq Density=Current Test

Formaldehyde n-->pi* Cs Optimization

0,1

C

O,1,R2

X,1,1.,2,A3

H,1,R4,3,A4,2,90.

H,1,R4,3,A4,2,-90.

R2=1.25546079

R4=1.08213788

A3=145.

A4=60.
这里使用了虚原子，使得对于分子的描述更加简单，这个分子也不再是共平面的结构。计算采
用校正因子 0.8929，结果如下：

平面外弯曲

CH2 摇摆

CH2 剪式

CO 伸缩

对称 CH 伸缩
计算值

495

978

1426

1647

3200
校正值

442

873

1273

1471

2857
实验值

683

898

1290

1173

2847

反对称 CH 伸缩 3295 2942 2968 基本与实验值相符

练习 2 利用 Gaussian03 进行水分子结构优化与红外分析

输入文件为：

%chk=H2O

#P B3LYP/6-311G OPT FREQ

Geometry optimization and the frequency calculation of H2O

0,1

O

H1 1.0

H1 1.0 2 105.4

练习 3 利用 GaussView 画出苯环分子，并计算单点能。