高等教育Gaussian使用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,通过,Gaussian,计算可得到以下信息：,分子总能量,分子轨道对称性与能量,分子轨道组成,几何优化结果,电荷布居,自旋布居,多极矩信息,UV,光谱,IR,与,RAM,光谱,NMR,谱,位能面,热力学函数,激发态化学等。,应用,Gaussian,可获得分子和化学反应的许多性质,1,）单点性质计算（能量）,2,）分子稳定的几何构型或构象,3,）电子结构与相关性质（分子轨道与电荷布居）,4,）化学键分析,5,）偶极矩与多极矩,8,）热力学性质,9,）动力学性质（位能面与反应途径）,6,）激发态分子性质,9,）溶液性质与溶剂效应,10,）光、波、能谱计算或模拟等,(UV,，,IR,，,RAMAN,，,NMR,，,ESR,，,PES,等,),。,输入文件,(1),联系命令行 功能：中间信息,(CHK),文件存放位置，工作 资源的范围。,(2),作业行,功能：指定计算的方法，基组，工作类型等。,(3),空行 功能：将作业行与标题行分开,.,(4),标题行 功能：关于工作描述，提示，警句等，非执行,.,(5),空行 功能：同上,(6),分子结构参数的输入,(7),空行,(8),变量部份,功能：对分子结构参数中的变量给出具体数值,.,(9),空行,(10),联系行,注：输入文件扩展名,(gjf),，输出文件扩展名,(out),，可用,Word,打开阅读和使用。,作业行中的命令,例如,:,#P HF/6-31G(d)Opt Pop=full Freq,#P B3LYP/6-311+G(p,d)Opt Pop=NPA Freq,#P B3LYP/LanL2DZ Opt Pop=(full,NPA)Freq,说明：,(1)#,：开头,(2)P,：祥细，,T,：简单，,N,：常规,(,默认,),(3)HF/6-31G(d),：方法与基组,(4),对作业的要求,(,或命令,).,各项命令及其选项,(0,，,1,，,2,等,),输出文件的格式与内容,1.Gaussian,公司板权，版本，及软件工作者,2.,输入文件,3.,将分子结构参数转化为标准坐标,(,直角坐标系,),4.,所用基函，初始猜测计算结果,(INDO),5.,分子总能量,(,单点计算,),，若优化计算，则出现若干个过程总能量，,应取最后输出的优化能量,.,6.,几何优化结果,7.,分子轨道对称性及其能量,8.,分子轨道组成,9.,原子净电荷，电子自旋布居,10.,分子多极矩性质,11.,计算所用时间，正常结束标记,例,1,用,Gaussian View,作一甲醛分子，如,01.gjf,保存后，查看文件,甲醛分子的输入文件,1),极小基组,(,只含内层和价层轨道,),STO-,n,G,n,:2,3,4,5,6,n,个,Gauss,函数线性组合为一个,Slater,轨道。常用,STO-3G,2),价层双,基组,轨道指数,代表轨道紧缩程度，是,r,的函数，但这样处理数学上困难，,所以用双,STO,代替一个,STO,。,常用,N-31G,基组，如,6-31G,。对于,C,原子,1s,2s,2px,2py,2pz,2s,2px,2py,2pz,6,个,3,个,1,个,Gauss,轨道,3),极化基组,6-31*G(,对重原子加,d,轨道,),，,6-31*(,对重原子加,d,轨道，对,H,加,p),4),扩散基组,6-31+G,加扩散数,s,p.,适于弧对电子，负离子体系。,5),高级分裂基组,6-311G(d,p),，,6-311G(df,p),。,6)Lanl2DZ,基组,，有效核芯势和价层双,基组。,1.1,基组,常用基组总结如下,:,STO-3G H-Xe,3-21G H-Xe,6-31G(d)H-Cl,6-31G(d,p)H-Cl,6-31+G(d)H-Cl,6-31+G(d,p)H-Cl,6-311+G(d,p)H-Br,6-311+G(2d,p)H-Br,6-311+G(2df,2p)H-Br,6-311+G(3df,2pd)H-Br,1.,HF,从头计算,(ab initio),2.,半经验法,(SCF),：,CNDO,，,INDO,，,MNDO,，,AM1,，,PM3,等,.,3.Post-HF,法 组态相互作用法,(CI),多级微扰法,(MPn),4.,密度泛函法,(DFT/TDDFT),5.,专用方法：,ZINDO,法（,UV,谱），,ONIOM,法（分层次计算大分子体系）,1.2,方法,1.3,计算单点能,单点能计算是指对给定几何构性的分子的能量以及性质进行计算,由于分子的几何构型是固定不变的,只是,一个点,所以叫单点能计算,.,单点能计算可以用于,:,计算分子的基本信息,可以作为分子构型优化前对分子的检查,在由较低等级计算得到的优化结果上进行高精度的计算,单点能计算,单点能计算的输出文件,单点能计算的输出结果,SCF Done:E(RHF)=-113.217407219 A.U.after 6 cycles,Convg =0.1073D-03 -V/T=2.0040,S*2 =0.0000,第一行：表示所计算的能量值，单位是,Hartre,（,=627.5kJ/mol,），,6,表示这个方程迭带了,6,次后得到能量值；,第二行：,Convg,表示收敛标准，,-V/T,其实就是位力定理的表达式，值为,2,表示这个结果是比较合理的。,第三行：,S*2,表示自旋污染情况，当这个值比较大时就必须要消去自旋污染。这种情况在,HF,计算时有时出现。,DFT,和,MP,方法由于考虑电子相关，这种情况要少见些。,单点能计算的输出结果的解释,1.4,优化结构,分子几何构型的变化对能量有很大的影响,在计算执行路径加关键词,opt,优化结构的输出结果,输出文件中最后一个,SCF,能量即为优化后的能量,1.5,频率计算,频率分析可以用于多种目的：,预测分子的红外和拉曼光谱,(,频率和强度,),为几何优化计算力矩阵,判断分子在势能面上的位置,计算零点能和热力学数据如系统的熵和焓,加关键词,freq,频率计算的输出结果,目的,频率分析 显示 应该,寻找极小值,0,个虚频 是极小值 比较其他异构体,得到最小值,寻找极小值,1,个虚频 不是极小值 继续寻找,尝试改变对称性,或按虚频,的振动模式修正分子结构,寻找过渡态,0,个虚频 是极小值 尝试,Opt=QST2,或,QST3,寻找过渡态,寻找过渡态,1,个虚频 是过渡态 判断其是否与反应物,产物相关,寻找过渡态 多个虚频 是高阶鞍点 尝试,QST2,或者检查虚频对应的振 动模式,不是连接两 其中之一可能是指向反应物和产物,在该点的过渡态 方向下修正分子,重新计算,下面列出了需要描述稳定点时必须考虑的问题,CH3O2+NO2,可能的两个反应路径,Path,1,:CH3O2+NO2CH3O2NO2,Path,2,:CH3O2+NO2HNO2+H2CO2,那么这两个反应路径的机理是怎样呢，需不需要经过一个过渡态？,Path 1:CH3O2+NO2CH3O2NO2,（,1,）,先优化其产物结构（,CH3O2NO2,）,建模：,保存，用高斯计算优化,（,2,）,在优化结构的基础上扫描,N,O,键：,开且命令行中的,opt,要改为,opt=addred,在分子说明后空一行加上：,（,3,）,查看扫描结果（,View-Scan,）,:,如果结果为：,则说明此反应过程是一个无能垒的加和过程！,如果结果图形为,：,则说明可能要经过一个过渡态（最高点的结构），把它作为初始结构优化，做频率分析看是否有虚频，有且是正确的振动方式，进一步对它做一个,IRC,分析来确认是否为此反应过程的过渡态。,实验证明,Path 1,是一个无能垒的加和过程。,Path 2:CH3O2+NO2HNO2+H2CO2,由于此过程有旧键的断裂，和新键的形成，不能用,Scan,操作，而需要尝试（调整键长，键角，二面角等）,后做,opt,freq,分析，作,IRC,确认。,频率查看（有且只有一个虚频）,所要经过的可能过渡态,经过,IRC,确认后此结构就是该路径所要经过的过渡态。,谢谢大家,