Gaussian程序使用：分子平衡几何构型优化及分子性质计算
分子的几何构型优化计算
分子的几何构型优化计算（2）Molecular Modelling Experiments (2)(Gaussian98)1.优化目的：对分子性质的研究是从优化而不是单点能计算开始。
这是因为我们认为在自然情况下分子主要以能量最低的形式存在。
只有能量最低的构型才能具有代表性，其性质才能代表所研究体系的性质。
在建模过程中，我们无法保证所建立的模型有最低的能量，所以所有研究工作的起点都是构型优化，要将所建立的模型优化到一个能量的极小点上。
只有找到合理的能够代表所研究体系的构型，才能保证其后所得到的研究结果有意义。
分子性质研究的一般模式:2 高斯中所用到的一些术语的介绍Gaussian98的界面2.1势能面在不分解的前提下，分子可以有很多个可能的构型，每个构型都有一个能量值，所有这些可能的结构所对应的能量值的图形表示就是一个势能面，势能面描述的是分子结构和其能量之间的关系，以能量和坐标作图。
根据分子中的原子数和相互作用形式，有可能是二维的，也有可能是多维的。
势能面上的每一个点对应一个具有一个能量的结构。
能量最低的点叫全局最小点，局域最小点是在势能面上某一区域内能量最小的点，一般对应着可能存在的异构体。
鞍点是势能面上在一个方向有极大值而在其他方向上有极小值的点，通常对应的都是过渡态。
优化的目的就是找到势能面上的最小点，因为这个点所对应的构型能量最低，是最稳定的。
2.2确定能量最小值构型优化就是找体系的最小点或鞍点。
能量的一阶导（也就是梯度，注意在数学中，一阶导表示着函数的变化趋势，一阶导为零就表明找到了极值点，这是确定最小值的数学基础）是零，这表明在这个点上的力也是零（因为梯度的负值是力）。
我们把势能面上这样的点称为静态点（也就是上面所说的极小点）。
所有成功的优化都会找到一个静态点，虽然有时找到的静态点并不是想要的静态点。
程序从输入的分子构型开始沿势能面进行优化计算，其目的是要找到一个梯度为零的点。
计算过程中，程序根据上一个点的能量和梯度来确定下一步计算的方向和步幅。
Gaussian的使用(一)
可使用，程序能自动识别。可包含多个输入行，段后需加一空白行。 可选的附加段 空白行。 下面以 H2O 分子在（从头算）RHF/STO-3G 水平上的单点能量 计算为例说明各输入段的内容与格式。用 Notepad 编辑的作业输入 文件 H2O-3G.gjf 的内容为 %Chk=H2O-3G 检查点文件名为 H2O-3G.chk 根据某些作业的特殊需要而输入。 段后一般也应加一
# RHF/STO-3G 指定理论模型（计算方法）和基组
Water Energy 作业的题目
0 O H 0.
1
闭壳层中性分子，自旋多重度为 1 0. 0. 原子笛卡儿坐标的 x、y、z 分量
0.784 -0.554 0.
H -0.784 -0.554 0.
可在元素符号后加上原子的序列编号，也可用原子序数（核电荷数） 代替元素符号。下面两种形式的原子标注在 G98W 亦适用： %Chk=H2O-3G # RHF/STO-3G
主要计算项目包括： • 分子的能量与几何结构 • 化学反应过渡态的能量与几何结构 • 振动频率分析 • 红外与拉曼光谱 • 分子的热化学性质 • 键能与化学反应能 • 化学反应途径 • 分子轨道的能量与性质 • 原子电荷分布（电子布居分析）和自旋密度分布
• 分子的多极矩（永久偶极矩和四极至十六极矩） • NMR 屏蔽常数、化学位移及分子的磁化率
Gaussian 软件的使用
第一部分 几何结构的优化和能量的精确计算
Gaussian03 软件是目前国际上最为流行的量子化学计算软件， 可 执行各类不同精度和理论档次的 MO 计算， 包括 Hartree-Fock 水平 从头算（HF） 、Post-HF 从头算（各级 CI 和 MP） 、MC-SCF 法、 密度泛函理论（DFT） ，以及多种半经验量子化学方法，通过计算 可以预测分子和化学反应的许多性质，具有计算精度高、适用范围广 及容易操作的特点。
Gaussian计算软件的使用综述(完整版)
TD相关关键词
• Singlets 只算单重态 • Triplets 只算三重态 • 50-50 单重和三重态各占一半 • Root=N 研究TD计算的第几个激发态Direct
加快计算速度，减小硬盘使用空间 • Read 从Chk文件中读 TD （G03有，好
像G98 A11.2也有） • SOS Do sum-over states polarizabilities,
maxcycle=200,restart) SCF(direct,maxcycle=200) GFINPUT IOP(6/7=3) TEST • • td at 12.26
• 01 • …..
频率或者NMR计算
• #P B3LYP/6-31G* FREQ GFINPUT IOP(6/7=3) TEST
etc.
Gaussian中NBO计算
• # B3LYP/6-31G(d,p) Pop=(NBO, NPA, NBORead)
• Example of NBO bond orders
• 01 • C 0.000000 0.665676 0.000000 • H 0.919278 1.237739 0.000000 • H -0.919239 1.237787 0.000000 • C 0.000000 -0.665676 0.000000 • H -0.919278 -1.237739 0.000000 • H 0.919239 -1.237787 0.000000
• $nbo bndidx file … $end
消除自旋污染
• SCF Done: E(UHF) = -111.945340085 A.U. after 19 cycles
Gaussian中分子的几何构型.doc
Gaussian中分子的几何构型分子的儿何构型木***********************************分子的几何构型(Molecular Geometry)************************************分子-的平衡构烈(molecular equilibrium geometry)是分子电子能最和核间排斥能量戢小时分子的核排列。
分子势能一个含有N个原了核的非线性分了的几何构型可以用3N-6个独立的核坐标决定，分了的电子能屋，U(ql,q2,-,q3N-6)是这些坐标的函数。
U = Ee +VNN注意到3个平移和3个转动口由度(线性分子的转动口由度为2)对U是没有贡献的，因此对一个双原子分子，U的表达式屮仅仅保护一个变量，即两个核之间的距离，U?o对一个多原了分了，U是每两个原子核Z间距离的两数，是分子势能面(potential energy surface, PES)的一部分。
对某特定的分子核排列下U的计算被成为单点(single-point)计算，因为这一计算仅仅涉及到分子PES ±的一个点。
一个大分子可能在其PES上有多个极小点，对应于不同的平衡构象和鞍点。
分子构線(molecular conformation) 口J以通过指定围绕单键的二面角的指得到。
在能量极小点处的分子构彖称为构型(conformer)。
几何构型优化从初始儿何构型出发寻找U的极小值的过程称儿何构型优化(geometry optimization) 或者能量极小化(energy minimization)。
极小化的算法同时计算U和U梯度。
在一个局部最小点，U的3N-6个偏微分都是0。
PES±VU = 0的点称为稳定点(stationary point)或者判据点(critical point),它可以是极小点,极大点或者鞍点。
除了^UZ外，一些最小化方法使用到U的二阶偏微分，从而生成Hessian矩阵，又称为力常数(force constant)矩阵，因为d A2U/Qi A2 =五为力常数。
Gaussian软件应用
计算采用的基组,如 6-31G, Lanl2DZ; 布局分析方法,如 Pop=Reg; 波函数自恰方法,如 SCF=Tight. Pop=Reg 只在输出文件中打印出最高的 5 条 HOMO 轨道和最低的 5 条 LOMU 轨道,而采用 Pop=Full 则打印出全部的分子轨道. SCF 设置是指波函数的收敛计算时的设定,一般不用写,SCF=Tight 设置表示采用比 一般方法较严格的收敛计算. 计算的名称 一般含有一行,如果是多行,中间不能有空行.在这里描述所进行的计算. 分子结构 首先是电荷和自旋多重度 电荷就是分子体系的电荷了,没有就是 0, 自旋多重度就是 2S+1,其中 S 是体系的总自旋量子数,其实用单电子数加 1 就是了. 没有单电子,自旋多重度就是 1. 然后是分子几何构性,一般可以用迪卡尔坐标,也可以用 Z-矩阵(Z-Matrix) 多步计算 Gaussian 支持多步计算,就是在一个输入文件中进行多个计算步骤. 2.3 输出文件中的信息 例 2.1 文件 e2_01 甲醛的单点能 标准几何坐标. 找到输出文件中 Standard Orientation 一行,下面的坐标值就是输入分子的标准 几何坐标. 能量 找到 SCF Done: E(RHF)= -113.863697598 A. U. after 6 cycles 这里的树脂就是能量,单位是 hartree.在一些高等级计算中,往往有不止一个能量 值,比如下一行 E2=-0.3029540001D+00 EUMP2=-0.11416665769315D+03
Gaussian 03 使用
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]
CH3O2+NO2
可能的两个反应路径 Path 1: CH3O2+NO2→CH3O2NO2 Path 2: CH3O2+NO2→HNO2+H2CO2
H1 H2
O3
H3
H2
C
N
O1
O2
H2
H3
O1
O3
C
H1
1 ath P
O4
O2
O4
N
Pa th
H1
O2
2
O3
N
O4
H3
C
O1
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？
应用Gauss03进行量子化学
的研究方法与基本操作
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)。
分子平衡几何构型优化及分子性质计算
一、实验目的1、学会从实际操作出发，掌握程序的使用，得到正确的数据。
2、学习Gaussian 程序使用，运用程序进行几种分子模型的构建及优化。
3、利用Gaussian 程序对分子体系薛定谔方程所代表的化学理论加深理解。
4、掌握构建分子模型的方法和分子几何构型的输入方法，为目标分子设定计算坐标，模拟化学分子，能够正确解读计算结果，采集有用的结果数据。
二、实验原理1、Gaussian 程序可以作为功能强大的工具，用于研究许多化学领域的课题，例如取代基的影响，化学反应机理，势能曲面和激发能等等。
它还可以预言分子和化学反应的许多性质，如，分子能量和结构、过渡态的能量和结构、电子密度分布、热力学性质、振动频率、红外和拉曼光谱、NMR 化学位移、极化率和静电势，等等。
本实验教材的重点，通过驻点(分子和反应势能面上的极小点和鞍点)的优化和性质计算，进行结构与性质关系的预测和化学反应动力学，包括反应速率和反应机理的预测。
2、HF 方程自洽场近似：在结构化学中，“变数分离”方法对于单电子体系(氢原子和类氢离子)的Schrödinger方程进行精确求解。
但是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。
具体做法是，对第i 个电子，可以假定一个单电子的分子轨道(单电子近似)，并将它用现成的原子轨道线性展开(LCAO 近似)。
这时，Schrödinger方程由微分方程变成一个齐次线性的代数方程组。
求解该方程组，即求各分子轨道能级及相应的分子轨道展开系数。
具体过程是在给定的核坐标下，先猜测一组展开系数(极端情况均为0)，代入方程组得到一组新的系数，再代入方程组求解，周而复始，直到前后两组系数相同，称为“自恰场迭代”。
这就是HF 自恰场分子轨道方法。
3、基组用于描述体系波函数的若干具有一定性质的函数。
Gaussian程序分子几何结构优化
2,小分子多用Newton-Raphson法;
3,对于远离驻点的结构，结合最陡下降法和Newton-Raphson法;
O
H
+H2N
N NH2
Me N
N H
O N H
Me N
O
N H
NH2+ NH2
1,力 最大力，均方根力
收敛判据
gT g (3N 6)
2,位移 最大位移，均方根位移
[(gk1 gk )gHk g(gk1 gk )]u u
u
(xk1 xk )
Hk g(gk1 gk )
(xk1 xk )g(gk1 gk ) (gk1 gk )gHk g(gk1 gk )
优化算法的选择
算法的选择由多种因素决定:
1,大分子体系多使用最陡下降法或者共轭梯度法；
V (x*) V (xk )x* V (xk )(x* xk ) 0 x* xk V (xk ) /V (xk )
例：求 f (x, y) x2 2y2 的极值点
一阶导数
v(9, 9)
18
36
Hessian矩阵
v(9, 9)
i2
Vee
VeN
VNN
Eel
VNN
V Eel VNN 0 X i X i X i
Hellmann-Feynman 原理
Eel
Hˆ
X i
X i
Hˆ Hˆ Hˆ
X i
X i
vk
8 4
gaussian editor用法
gaussian editor用法
GaussView是一个提供全量子力学解决方案的分子图像系统软件包。
然而，该软件中没有直接的编辑功能。
在GaussView中，通常需要编辑
描述分子的几何信息以及构型文件(.in)的坐标文件。
要实现这一目的，您可以参考以下步骤：
1. 打开GaussView并打开所需的分子构型文件。
2. 确认原子和电子对的配置信息，如果需要更改可以修改相关内容。
3. 在构型文件菜单中选择编辑命令并添加需要的坐标，可以使用基本
的文本编辑语法（如“ + x1.0”）进行编辑。
4. 保存修改后的构型文件并重新运行GaussView以查看更改后的结果。
需要注意的是，GaussView主要用于计算分子性质，而不是用于图形编辑或可视化。
因此，对于更高级的编辑需求，可能需要使用其他软件
工具，如ChemDraw或GaussView的图形化界面。
以上内容仅供参考，如需更准确的信息，建议咨询专业人士。
计算化学实验_分子结构模型的构建及优化计算
实验9分子结构模型的构建及优化计算一、目的要求1 .掌握Gaussian和GaussView程序的使用。
2 •掌握构建分子模型的方法，为目标分子设定计算坐标。
3. 能够正确解读计算结果，采集有用的结果数据。
二、实验原理量子化学是运用量子力学原理研究原子、分子和晶体的电子结构、化学键理论、分子间作用力、化学反应理论、各种光谱、波谱和电子能谱的理论，以及无机、有机化合物、生物大分子和各种功能材料的结构和性能关系的科学。
Gaussian程序是目前最普及的量子化学计算程序，它可以计算得到分子和化学反应的许多性质，如分子的结构和能量、电荷密度分布、热力学性质、光谱性质、过渡态的能量和结构等等。
GaussView 是一个专门设计的与Gaussian配套使用的软件，其主要用途有两个：构建Gaussian的输入文件；以图的形式显示Gaussian计算的结果。
本实验主要是借助于GaussView程序构建Gaussian的输入文件，利用Gaussian程序对分子的稳定结构和性质进行计算和分析。
三、软件与仪器1. 软件：Gaussian03、GaussView 计算软件，UltraEdit 编辑软件。
2. 仪器：计算机1台。
四、实验步骤1 .利用GaussView程序构建Gaussian的输入文件打开GaussView程序，女口图9-1所示，在GaussView中利用建模工具(View f Builder ,如图9-2所示，在程序界面元素周期表的位置处找到所需的元素，单击即可调入该元素与氢元素的化合物。
图9-1 GaussView打开时的界面若要构建像乙烷这样的链状分子， 需要先点击工具栏中的按钮'，常见的链状分子就显示在新打开的窗口中，如图 9-3所示。
图9-3常见链状官能团窗口图若要构建像苯、萘等环状结构的分子结构，需要双击工具栏中的 J 按钮，常见的环状有机分子就显示在新打开的窗口中，如图9-4所示。
进行分子的基本构型搭建后， 在进行元素及键型、 特殊基团的选择， 重现构建分子直至 构建为所需分子。
gaussian view使用手册
Gaussian View使用手册一、引言Gaussian View是一款用于分子建模和计算化学领域的软件，它提供了一系列强大的功能来帮助用户进行分子结构的建模、分析和计算。
本文将为您介绍如何使用Gaussian View软件进行分子建模和计算的基本操作，包括软件的安装、界面的介绍、分子结构的建立和优化、能量和频率的计算等方面的内容。
二、软件安装与启动1. 下载Gaussian View软件安装包，并按照安装向导逐步进行安装。
2. 安装完成后，双击桌面上的Gaussian View图标，打开软件。
三、界面介绍1. 主窗口：软件的主要操作界面，包括菜单栏、工具栏、分子编辑区、控制台等组件。
2. 分子编辑区：用户可以在此处进行分子结构的建立、编辑和优化操作。
3. 控制台：显示软件运行的状态和输出信息。
四、分子结构的建立与编辑1. 新建分子：点击菜单栏中的“File”-“New”选项，选择分子的基本信息，并在分子编辑区中绘制原子和键。
2. 分子编辑：在分子编辑区中可以通过拖动、旋转、缩放等操作改变分子的结构。
3. 分子优化：点击菜单栏中的“Calculate”-“Optimization”选项，对分子结构进行优化。
五、能量和频率的计算1. 能量计算：点击菜单栏中的“Calculate”-“Single Point Energy”选项，对已优化的分子结构进行能量的计算。
2. 频率计算：点击菜单栏中的“Calculate”-“Frequency”选项，对已优化的分子结构进行振动频率的计算。
六、结果分析与导出1. 结果可视化：在控制台中查看计算过程的输出信息和结果，包括能量、振动频率等数据。
2. 结果导出：将分子结构、能量、振动频率等结果导出为文件，方便后续的分析和报告撰写。
七、常见问题与解决方法1. 软件安装问题：如果在安装过程中遇到问题，可以参考官方的安装文档或联系技术支持。
2. 分子结构优化失败：可能是由于初始结构不合理或参数设置不当，可以尝试调整参数或重新建立分子结构。
Gaussian软件的使用
信息 (包括执行时间数据，以及SCF计算的收敛信息) ✓ #T 精简输出：只打印重要的信息和结果。
➢ Route Section主要由方法，基组，任务类型三部分组成
✓ Gaussian程序能完成的任务类型：
30
例1：使用HF方法，优化 H2O2分子
31
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
%chk=h2o2.chk %rwf=h2o2.rwf #p hf/6-31g opt
H2O2 energy calculation
H2O2 energy calculation
% Section： 行首以%开始，段后无空行 Route Section：行首以#开始，段后加空行
Water ennergy
title：作业的简要描述，段后加空行
01 O H 1 R1 H 1 R1 2 a1
Molecular Specification：
分子说明部分，段后通常加空行
R1=1.04 a1=104.0
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运行界面
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Gaussian 程序的结构
B1=1.32 B2=1.09 A1=120.0
✓ 通过同一个变量控制C-H键长 ✓ 把二面角定义为180和0的常量
来控制分子的平面构型
8
例3： CH3F分子 分子点群C3V
9
# HF/STO-3G OPT
CH3F C3v opt
01 C F 1 B1 H 1 B2 2 A1 H 1 B2 2 A1 3 –D1 H 1 B2 2 A1 3 D1
gaussian光谱计算
gaussian光谱计算
Gaussian是一种计算化学软件，可以用于计算分子的光谱。
具
体而言，Gaussian可以使用不同的方法和模型来预测分子的红
外光谱、拉曼光谱、紫外可见吸收光谱等。
在Gaussian中计算分子的光谱主要有以下几个步骤：
1. 几何优化：使用分子力场或量子化学方法对分子进行几何优化，得到稳定的分子结构。
2. 频率计算：使用密度泛函理论或相关的量子化学方法计算分子的振动频率。
通过求解振动方程，可以得到分子的红外和拉曼光谱。
3. 电子结构计算：使用方法如含时密度泛函理论(TD-DFT)等
计算分子的电子激发态。
通过计算能量级和跃迁概率，可以得到分子的紫外可见吸收光谱。
4. 后处理和分析：使用相应的后处理工具，如GaussView等，对计算得到的光谱数据进行可视化和分析。
需要注意的是，Gaussian中计算分子光谱的准确性和可靠性受
到所采用的方法和模型的限制。
通常，较高级的理论方法和更大的基组可以提高计算结果的准确性，但同时也会增加计算的复杂性和计算时间。
此外，还可以利用Gaussian中的其他功能如振动分析、能量
差计算等来进一步解释和分析分子的光谱特征。
gaussian 09w计算实例
gaussian 09w计算实例
Gaussian 09W是一种用于计算化学结构和性质的量子化学软件，它可以进行从简单的分子力场计算到复杂的量子力学计算等多种类
型的计算。
下面我将从几个方面介绍Gaussian 09W的计算实例。
首先，Gaussian 09W可以用于分子结构优化。
通过输入分子的
初始几何结构和所需的计算方法，Gaussian 09W可以利用量子力学
方法对分子的结构进行优化，找到最稳定的构型，并给出最低能量
的构型。
其次，Gaussian 09W可以用于计算分子的振动频率和红外光谱。
通过输入优化后的分子结构，Gaussian 09W可以计算分子的振动频
率和红外光谱，从而帮助研究者理解分子内部原子的振动特性和分
子与外界光的相互作用。
此外，Gaussian 09W还可以用于计算分子的电子结构和性质。
通过输入分子的结构信息和所需的计算方法，Gaussian 09W可以计
算分子的电子结构、电离能、电子亲和能等性质，帮助研究者深入
了解分子的电子行为和化学性质。
另外，Gaussian 09W也可以用于计算分子间相互作用和反应动力学。
通过输入反应物和所需的计算方法，Gaussian 09W可以模拟分子间的相互作用和化学反应过程，帮助研究者理解和预测化学反应的动力学行为。
综上所述，Gaussian 09W是一款功能强大的量子化学软件，可以广泛应用于分子结构优化、振动频率和红外光谱计算、电子结构和性质计算以及分子间相互作用和反应动力学等多个方面的计算。
通过合理选择输入参数和方法，研究者可以利用Gaussian 09W进行全面而深入的分子计算研究。
Gaussian 高斯使用指南
在气相和在溶液之间，分子特性和化学反应经常变化很大。例如，低位构像在气相和在（不
同溶剂的）溶液中，具有完全不同的能量，构像的平衡结构也不同，化学反应具有不同的路
径。Gaussian 03 提供极化连续介质模型(PCM)，用于模拟溶液体系。这个方法把溶剂描述为
极化的连续介质，并把溶质放入溶剂间的空穴中。
第五章 频率计算 ………………………………………………………………60
1.频率计算 ……………………………………………………………………60
1.1 目的 ……………………………………………………………………61
1.2 输入格式和结果解释 …………………………………………………61
1.2.1 输入格式 ……………………………………………………………61
化学反应机理，势能曲面和激发能等等。
1.2 关于 Gaussian 03 的介绍
是 Gaussian 系列电子结构程序的最新版本。它在化学、化工、生物化学、物理化学等
化学相关领域方面的功能都进行了增强。
1.研究大分子的反应和光谱
Gaussian 03 对 ONIOM 做了重大修改，能够处理更大的分子（例如，酶），可以研究有机体
2.2 安装软件………………………………………………………………8
2.3 Gaussian的补钉和升级………………………………………………9
2.4 定制软件运行时占用内存和硬盘的最大空间………………………9
2.5 工作环境初始化设置…………………………………………………10
第三章 高斯输入文件的创建和程序运行………………………………………11
1.2.2 输出的解释 ………………………………………………………61
Gaussian程序使用：分子平衡几何构型优化及分子性质计算
Gaussian 程序使用：分子平衡几何构型优化及分子性质计算【实验目的与要求】计算化学，其本质是对分子体系薛定谔方程所代表的化学理论通过大型计算机程序的求解，模拟化学的各种实验研究。
作为一门计算化学实验课程，主要目的是从实际操作出发，掌握程序的使用，以便得到预期的结果。
对于所涉及的理论和方法，只要求结合程序的演算能够定性予以理解。
本实验主要涉及优化分子几何构型的程序输入及计算结果的解读。
【实验原理】1. 在结构化学中，曾用“变数分离”方法对于单电子体系（氢原子和类氢离子）的Schr?dinger 方程进行精确求解。
但是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。
具体做法是，对第i 个电子，可以假定一个单电子的分子轨道（单电子近似），并将它用现成的原子轨道线性展开（LCAO近似）。
这时，Schr?dinger方程由微分方程变成一个齐次线性的代数方程组。
求解该方程组，即求各分子轨道能级及相应的分子轨道展开系数。
具体过程是在给定的核坐标下，先猜测一组展开系数（极端情况均为0），代入方程组得到一组新的系数，再代入方程组求解，周而复始，直到前后两组系数相同，称为“自恰场迭代”。
这就是HF自恰场分子轨道方法。
2. 量子化学中的基组是用于描述体系波函数的若干具有一定性质的函数。
基组是量子化学从头计算的基础，在量子化学中有着非常重要的意义。
在量子化学计算中，根据体系的不同，需要选择不同的基组，构成基组的函数越多，基组便越大，计算的精度也越高，计算量也随之增大。
要提高量子化学计算精度，必须加大基组的规模，即增加基组中基函数的数量，增大基组规模的一个方法是劈裂原子轨道，也就是使用多个基函数来表示一个原子轨道。
劈裂价键基组就是应用上述方法构造的较大型基组，所谓劈裂价键就是将价层电子的原子轨道用两个或以上基函数来表示。
Gaussian中分子的几何构型
Gaussian中分子的几何构型Gaussian中分子的几何构型分子的几何构型************************************分子的几何构型（Molecular Geometry）************************************分子的平衡构型（molecular equilibrium geometry）是分子电子能量和核间排斥能量最小时分子的核排列。
分子势能一个含有N个原子核的非线性分子的几何构型可以用3N-6个独立的核坐标决定，分子的电子能量，U(q1,q2,…,q3N-6)是这些坐标的函数。
U = Ee +VNN注意到3个平移和3个转动自由度（线性分子的转动自由度为2）对U是没有贡献的，因此对一个双原子分子，U的表达式中仅仅保护一个变量，即两个核之间的距离，U?。
对一个多原子分子，U是每两个原子核之间距离的函数，是分子势能面（potentialenergy surface, PES）的一部分。
对某一特定的分子核排列下U 的计算被成为单点（single-point）计算，因为这一计算仅仅涉及到分子PES上的一个点。
一个大分子可能在其PES上有多个极小点，对应于不同的平衡构象和鞍点。
分子构象（molecular conformation）可以通过指定围绕单键的二面角的指得到。
在能量极小点处的分子构象称为构型（conformer）。
几何构型优化从初始几何构型出发寻找U的极小值的过程称几何构型优化（geometry optimization）或者能量极小化（energy minimization）。
极小化的算法同时计算U和U梯度。
在一个局部最小点，U的3N-6个偏微分都是0。
PES上▽U = 0的点称为稳定点（stationary point）或者判据点（critical point），它可以是极小点，极大点或者鞍点。
除了▽U之外，一些最小化方法使用到U的二阶偏微分，从而生成Hessian矩阵，又称为力常数（force constant）矩阵，因为d^2U/Qi^2 = fi为力常数。
Gaussian软件应用——几何优化
Gaussian软件应用——几何优化第三章几何优化前面讨论了在特定几何构型下的能量的计算,可以看出,分子几何构型的变化对能量有很大的影响.由于分子几何构型而产生的能量的变化,被称为势能面.势能面是连接几何构型和能量的数学关系.对于双原子分子,能量的变化与两原子间的距离相关,这样得到势能曲线,对于大的体系,势能面是多维的,其维数取决与分子的自由度.3.1势能面势能面中,包括一些重要的点,包括全局最大值,局域极大值,全局最小值,局域极小值以及鞍点.极大值是一个区域内的能量最高点,向任何方向的几何变化都能够引起能量的减小.在所有的局域极大值中的最大值,就是全局最大值;极小值也同样,在所有极小之中最小的一个就是具有最稳定几何结构的一点.鞍点则是在一个方向上具有极大值,而在其他方向上具有极小值的点. 一般的,鞍点代表连接着两个极小值的过渡态.寻找极小值几何优化做的工作就是寻找极小值,而这个极小值,就是分子的稳定的几何形态.对于所有的极小值和鞍点,其能量的一阶导数,也就是梯度,都是零,这样的点被称为稳定点.所有的成功的优化都在寻找稳定点,虽然找到的并不一定就是所预期的点.几何优化有初始构型开始,计算能量和梯度,然后决定下一步的方向和步长,其方向总是向能量下降最快的方向进行.大多数的优化也计算能量的二阶导数,来修正力矩阵,从而表明在该点的曲度.3.2 收敛标准当一阶导数为零的时候优化结束,但实际计算上,当变化很小,小于某个量的时候, 就可以认为得到优化结构.对于Gaussian,默认的条件是力的最大值必须小于0.00045,均方根小于0.0003 为下一步所做的取代计算为小于0.0018,其均方根小于0.0012 . 这四个条件必须同时满足,比如,对于非常松弛的体系,势能面很平缓,力的值已经小于域值,但优化过程仍然有很长的路要走.对于非常松弛的体系,当力的值已经低于域值两个数量级,尽管取代计算仍然高于域值,系统也认为找到了最优点.这条规则用于非常大,非常松弛的体系.3.3 几何优化的输入Opt关键字描述了几何优化例3.1 文件e3_01 乙烯的优化输入文件的设置行为#R RHF/6-31G(d) Opt Test表明采用RHF方法,6-31G(d)基组进行优化3.4 输出文件优化部分的计算包含在两行相同的GradGradGradGradGradGradGradGradGradGrad...........之间,这里有优化的次数,变量的变化,收敛的结果等等.注意这里面的长度单位是波尔.在得到每一个新的几何构型之后,都要计算单点能,然后再在此基础上继续进行优化,直到四个条件都得到满足.而最后一个几何构型就被认为是最优构型.注意,最终构型的能量是在最后一次优化计算之前得到的.在得到最优构型之后,在文件中寻找--Stationmay point found.其下面的表格中列出的就是最后的优化结果以及分子坐标.随后按照设置行的要求,列出分子有关性质例3.2 文件e3_02 氟代乙烯的优化3.5 寻找过渡态Gaissian使用STQN方法确定反应过渡态,关键词是Opt=QST2例3.3 文件e3_03 过渡态优化例中分析的是H3CO --> H2COH 的变化,输入文件格式#T UHF/6-31G(d) Opt=QST2 TestH3CO --> H2COH Reactants0,2structure for H3CO0,2structure for H2COHGaussian也提供QST3方法,可以优化反应物,产物和一个由用户定义的猜测的过渡态.3.6 难处例的优化有一些系统的优化很难进行,采用默认的方法得不到结果,其产生的原因往往是所计算出的力矩阵与实际的相差太远.当默认方法得不到结果时,就要采用其他的方法.Gaussian提供很多的选择,具体可以看User's Reference.下面列举一些.Opt=ReadFC 从频率分析(往往是采用低等级的计算得到的)所得到的checkpoint文件中读取初始力矩阵,这一选项需要在设置行之前加入%Chk= filename 一句,说明文件的名称.Opt=CalCFC 采用优化方法同样的基组来计算力矩阵的初始值.Opt=CalcAll 在优化的每一步都计算力矩阵.这是非常昂贵的计算方法,只在非常极端的条件下使用.有时候,优化往往只需要更多的次数就可以达到好的结果,这可以通过设置MaxCycle来实现.如果在优化中保存了Checkpoint 文件,那么使用Opt=Restart可以继续所进行的优化.当优化没有达到效果的时候,不要盲目的加大优化次数.这是注意观察每一步优化的区别,寻找没有得到优化结果的原因,判断体系是否收敛,如果体系能量有越来越小的趋势,那么增加优化次数是可能得到结果的,如果体系能量变化没有什么规律,或者,离最小点越来越远,那么就要改变优化的方法.也可以从输出文件的某一个中间构型开始新的优化,关键词Geom=(Check,Step=n)表示在取得在Checkpoint文件中第n步优化的几何构型3.7 练习练习3.1 文件3_01a (180), 3_01b (0) 丙烯的优化从两种丙烯的几何异构体进行优化,一个是甲基的一个氢原子与CCH形成180度二面角,另一个是0.优化结果表明,二者有0.003Hartree的差别,0度的要低.练习3.2 文件3_02a (0), 3_02b (180), 3_02c (acteald.) 乙烯醇的优化乙醇氧端的原子与OCC平面的二面角可以为0和180,优化得到的结果时, 0度的能量比180度的低0.003Hartree,但同时做的乙醛的优化表明,乙醛的能量还要低,比0度异构体低0.027hartree.练习3.3 文件3_03 乙烯胺的优化运行所有原子都在同一平面上的乙烯胺的优化.比较本章的例子和练习,可以看到不同取代基对乙┨碳双键的影响.练习3.4 文件3_04 六羰基铬的优化本例采用STO-3G和3-21G基组,在设置行中加入SCF=NoV arAcc对收敛有帮助.3-21G基组的优化结果要优于STO-3G练习3.5 文件3_05a (C6H6), 3_05b (TMS) 苯的核磁共振采用6-31G(d)基组,B3LYP方法优化几何构性,采用HF方法,6-311+G(2d,p)基组在优化的几何构型基础上计算碳的化学位移.注意,核磁共振的可靠程度依赖准确的几何结构和大的基组.输入文件如下%Chk=NMR%Chk=NMR#T B3LYP/6-31G(d) Opt TestOptmolecule specification--Link1--%Chk=NMR%NoSave#T RHF/6-311+G(2d,p) NMR Geom=Check Guess=Read TestNMRcharg & spin同样,还需要采用同样方法计算TMS.下面是计算结果绝对位移相对位移实验值TMS Benzene188.7879 57.6198 131.2 130.9练习3.6 文件3_06a (PM3), 3_06b (STO-3G) 氧化碳60的优化C60中有两种碳碳键,一是连接两个六元环的6-6键,另一是连接六元环和无元环的5-6键.氧化C60就有两种异构体.本例采用PM3和HF/STO-3G方法来判断那种异构体是稳定的,以及氧化后的C-C键的变化.采用Opt=AddRedundant关键词可以在输出文件中打印所要求的键长,键角,这一关键词需要在分子构型输入结束后在增加关于所要键长键角的信息,键长用两个原子的序列号表示,键角则用三个原子表示.计算结果显示,6-6键的氧化,碳碳键仍然存在,接近环氧化合物,而5-6键已经打开.采用不同的方法,得到的几何结构相差不多,但在能量上有很大差异.在采用MNDO,PM3,HF/3-21G方法得到的能量数据中,5-6键氧化的异构体的能量低,但采用HF/STO-3G得到的结果,确实6-6键氧化的能量低.Raghavachari在其进行的上述研究中阐述动力学因素同样是重要的;实验上还没有发现那个是能量最低的异构体;应该进行更精确的计算练习3.7 文件3_07 一个1,1消除反应的过渡态优化分析反应SiH4 --> SiH2 + H2, 可以采用Opt=(QST2, AddRedundant)关键词来进行过渡态优化,同时特别关注过渡态结构中的某个键长练习3.8 文件3_08 优化进程比较采用下述三种方法优化二环[2,2,2]直接采用默认方式冗余内坐标优化Opt;采用迪卡尔坐标优化Opt=Cartesian;采用内坐标优化Opt=Z-Matrix结果显示,冗余内坐标优化的优化次数最短,内坐标优化的次数最多.。
gauc计算
gauc计算Gaussian计算是一种常用的计算化学方法，它可以用来计算分子的结构、能量、振动频率、光谱等性质。
Gaussian是一款商业软件，由Gaussian Inc.开发，目前已经发展到了Gaussian 16版本。
本文将介绍Gaussian计算的基本原理、使用方法以及一些常见的应用。
一、Gaussian计算的基本原理Gaussian计算的基本原理是量子力学。
在量子力学中，分子的运动状态可以用波函数来描述。
Gaussian计算就是通过求解分子的波函数来计算分子的性质。
具体来说，Gaussian计算可以分为以下几个步骤：1.构建分子模型。
在Gaussian中，可以通过手动输入分子的坐标或者从文件中读取分子的坐标来构建分子模型。
2.选择计算方法。
Gaussian支持多种计算方法，包括Hartree-Fock方法、密度泛函理论方法、半经验方法等。
不同的计算方法适用于不同的分子体系和性质计算。
3.设置计算参数。
在进行计算之前，需要设置一些计算参数，如基组、收敛标准、计算级别等。
这些参数的选择会影响计算结果的精度和计算时间。
4.进行计算。
在设置好计算参数之后，就可以进行计算了。
Gaussian会自动求解分子的波函数，并计算分子的性质。
5.分析计算结果。
计算完成后，需要对计算结果进行分析。
Gaussian可以输出分子的结构、能量、振动频率、光谱等性质，可以通过这些性质来判断计算结果的可靠性和分子的性质。
二、Gaussian计算的使用方法Gaussian计算是一款非常强大的计算化学软件，但是对于初学者来说，使用起来可能会比较困难。
下面介绍一些Gaussian计算的使用方法，帮助初学者更好地使用这款软件。
1.学习基本原理。
在使用Gaussian之前，需要先学习一些基本的量子化学原理，如分子轨道理论、Hartree-Fock方法、密度泛函理论等。
只有掌握了这些基本原理，才能更好地理解Gaussian计算的原理和方法。
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Gaussian程序使用：分子平衡几何构型优化及分子性质计算【实验目的与要求】计算化学，其本质是对分子体系薛定谔方程所代表的化学理论通过大型计算机程序的求解，模拟化学的各种实验研究。
作为一门计算化学实验课程，主要目的是从实际操作出发，掌握程序的使用，以便得到预期的结果。
对于所涉及的理论和方法，只要求结合程序的演算能够定性予以理解。
本实验主要涉及优化分子几何构型的程序输入及计算结果的解读。
【实验原理】1. 在结构化学中，曾用“变数分离”方法对于单电子体系(氢原子和类氢离子)的Schrödinger方程进行精确求解。
但是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。
具体做法是，对第i个电子，可以假定一个单电子的分子轨道(单电子近似)，并将它用现成的原子轨道线性展开(LCAO近似)。
这时，Schrödinger方程由微分方程变成一个齐次线性的代数方程组。
求解该方程组，即求各分子轨道能级及相应的分子轨道展开系数。
具体过程是在给定的核坐标下，先猜测一组展开系数(极端情况均为0)，代入方程组得到一组新的系数，再代入方程组求解，周而复始，直到前后两组系数相同，称为“自恰场迭代”。
这就是HF自恰场分子轨道方法。
2. 量子化学中的基组是用于描述体系波函数的若干具有一定性质的函数。
基组是量子化学从头计算的基础，在量子化学中有着非常重要的意义。
在量子化学计算中，根据体系的不同，需要选择不同的基组，构成基组的函数越多，基组便越大，计算的精度也越高，计算量也随之增大。
要提高量子化学计算精度，必须加大基组的规模，即增加基组中基函数的数量，增大基组规模的一个方法是劈裂原子轨道，也就是使用多个基函数来表示一个原子轨道。
劈裂价键基组就是应用上述方法构造的较大型基组，所谓劈裂价键就是将价层电子的原子轨道用两个或以上基函数来表示。
常见的劈裂价键基组有3-21G、4-21G、4-31G、6-31G、6-311G等，在这些表示中前一个数字用来表示构成内层电子原子轨道的高斯型函数数目，“-”以后的数字表示构成价层电子原子轨道的高斯型函数数目。
如6-31G所代表的基组，每个内层电子轨道是由6个高斯型函数线性组合而成，每个价层电子轨道则会被劈裂成两个基函数，分别由3个和1个高斯型函数线性组合而成。
劈裂价键基组能够比STO-NG基组更好地描述体系波函数，同时计算量也比最小基组有显著的上升需要根据研究的体系不同而选择相应的基组进行计算。
【实验内容】1. 输入的基本组成部分。
如图所示：命令部分：作业类型部分总是必需的，它以第一行的第一列用符号“#”开始，此行的其余部分是自由格式。
#p HF/STO-3G为不优化仅仅用此方法计算得出结果。
#p HF/STO-3G opt=z-matrix表示对所输入变量进行循环，找到满足最大力、均方根力、最大位移、均方根位移的结果。
标题输入部分：这一部分也是必需的，但程序并不执行，它出现在最后结果中，起标示和说明作用，应该是作业的特征信息。
该部分也以一个空行结束。
分子输入：这一部分第一行是分子的电荷和自旋多重度。
例如，闭壳层中性分子输入“0 1”，带电的负离子自由基为“-1 2”。
其余的行说明原子核的相对位置，用内坐标输入最方便。
所谓内坐标，是用键长、键角和二面角定义原子核的位置。
2．按以下数据输入关于水分子的计算：（1）HO2#p HF/6-31G(d,p)Water energy••••••••••••••••••••••标题输入部分0 1•••••••••••••••••••••••••••••••••分子输入OH 1 0.956H 1 0.956 2 104.5O 的HF/STO-3G 基态的单点计算(固定核坐标)，未引入变量。
若优化这这是H2些参数则（2）#p HF/6-31G(d,p) opt=z-matrixWater 6-31G(d,p) structure0 1OH 1 r1H 1 r2 2 a1r1 = 0.96r2 = 0.97a1 = 104.5变量说明：这是一个优化过程，优化键长r1、r2和键角a1，并极小化HF/6-31G 能量。
（3）如果分子说明写成：0 1OH 1 rH 1 r 2 ar=0.96a=104.5两个键长为同一变量，意味优化受到限制。
通过变量限制可控制分子对称性(此例为C2v ，上例为Cs)。
（4) 用相同方法(#p HF/6-31G(d,p) opt=z-matrix)进行乙烯分子C2V构型优化。
#p HF/6-31G(d,p) opt=z-matrixC 2H4opt0 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=1.32r2=1.09a1=120.0（5）用相同方法(#p HF/6-31G(d,p) opt=z-matrix)进行CH3F 分子C3v构型优化。
#p HF/6-31G(d,p) opt=z-matrixCH3F (C3v) opt0 1CF 1 r1H 1 r22 aH 1 r22 a3 bH 1 r22 a3 -br1=1.38r2=1.09a=110.6b=120.0（5）用相同方法(#p HF/6-31G(d,p) opt=z-matrix))独立计算C2H2分子的结构。
#p HF/6-31G(d,p) opt=z-matrixC 2H2opt0 1CC 1 r1X 2 1.0 1 90.0X 1 1.0 2 90.0 3 0.0 H 2 r2 3 90.0 1 180.0 H 1 r2 4 90.0 2 180.0r1=1.26r2=1.09（6）用相同方法(#p HF/6-31G(d,p) opt=z-matrix))独立计算呋喃分子C4H 4 O的结构。
#p HF/6-31G(d,p) opt=z-matrixC 4H4O opt0 1OC 1 r1C 1 r1 2 a1C 2 r2 1 a2 3 0.0C 3 r2 1 a2 2 0.0H 2 r3 1 a3 3 180.0H 3 r3 1 a3 2 180.0H 4 r4 2 a4 1 180.0H 5 r4 3 a4 1 180.0r1=1.40r2=1.35r3=1.08r4=1.09a1=107.0a2=108.0a3=120.0a4=127.0【实验结果】（1）H2O分子的能量计算(NN)、分子总能(E)以及电子动能(KE)、电子与核的吸引能(PE)、电子排斥能(EE)和FMO能 (即HOMO与LUMO能), 核对各能量之间的关系；分子中的各个原子上的静电荷以及化学键的键电荷，分子的偶极矩。
NN (nuclear repulsion energy) =9.20655 HartreesE(RHF) =-76.02323 a.u.KE= 75.81501 a.u.PE=-198.93098 a.u.EE= 37.88619 a.u.HOMO能=-0.49716 a.u. LUMO能=0.21238 a.u.关系：E=NN+KE+PE+EE各原子上的静电荷(a.u.)：1 O: -0.67321 2 H：0.33661 3 H：0.33661 化学键的键电荷(a.u.)：1O与2H：0.309 1O与3H： 0.309分子的偶极矩：2.1842 D（2-7），记录第一次和最后一次的分子总能，偶极矩，原子电荷，分子几何构型。
O分子的几何构型优化（2）H2第一次：E=-76.02254 a.u.，偶极矩为 2.1911 D，原子电荷(a.u.)分别为1O -0.67632，2H 0.33767，3H 0.33865，分子所属点群为Cs，几何构型如下表所示：CD Cent Atom N1 Length/X N2 Alpha/Y N3 Beta/Z J------------------------------------------------------------------------1 1 O2 2 H 1 0.942758( 1)3 3 H 1 0.941795( 2) 2 105.241( 3)------------------------------------------------------------------------最后一次：E =-76.02362 a.u.，偶极矩为2.1476 D，原子电荷(a.u.)分别为1O -0.67069，2H 0.33534，3H 0.33534，分子所属点群为Cs,几何构型如下表所示：CD Cent Atom N1 Length/X N2 Alpha/Y N3 Beta/Z J------------------------------------------------------------------------1 1 O2 2 H 1 0.943043( 1)3 3 H 1 0.943061( 2) 2 105.968( 3)------------------------------------------------------------------------ O分子结构的优化（3）H2第一次：E=-76.02299 a.u.，偶极矩为 2.1870 D，原子电荷(a.u.)分别为1O -0.67458，2H 0.33729，3H 0.33729，分子所属点群为C,几何构型如下表所示：2VCD Cent Atom N1 Length/X N2 Alpha/Y N3 Beta/Z J------------------------------------------------------------------------1 1 O2 2 H 1 0.942614( 1)3 3 H 1 0.942614( 2) 2 105.446( 3)------------------------------------------------------------------------最后一次：E =-76.02362 a.u.，偶极矩为2.1476 D，原子电荷(a.u.)分别为1O,几何构型如下表所示：-0.67069，2H 0.33534，3H 0.33534，分子所属点群为C2VCD Cent Atom N1 Length/X N2 Alpha/Y N3 Beta/Z J------------------------------------------------------------------------1 1 O2 2 H 1 0.943053( 1)3 3 H 1 0.943053( 2) 2 105.968( 3)------------------------------------------------------------------------(4) 乙烯分子C结构的优化2V第一次：E=-78.03756 a.u.，偶极矩为 2.1870 D，原子电荷(a.u.)分别为1C -0.25602，2C -0.25602，3H 0.12801，4H 0.12801, 5H 0.12801, 6H 0.12801，,几何构型如下表所示：分子所属点群为D2hCD Cent Atom N1 Length/X N2 Alpha/Y N3 Beta/Z J------------------------------------------------------------------------1 1 C2 2 C 1 1.318788( 1)3 3 H 1 1.074226( 2) 2 121.425( 6)4 4 H 1 1.074226( 3) 2 121.425( 7) 3 180.000( 10) 05 5 H 2 1.074226( 4) 1 121.425( 8) 3 0.000( 11) 06 6 H 2 1.074226( 5) 1 121.425( 9) 4 0.000( 12) 0------------------------------------------------------------------------最后一次：E=-78.03884 a.u.，偶极矩为0.0000，原子电荷(a.u.)分别为1C -0.25437，2C -0.25437，3H 0.12718，4H 0.12718, 5H 0.12718, 6H 0.12718，,几何构型如下表所示：分子所属点群为D2hCD Cent Atom N1 Length/X N2 Alpha/Y N3 Beta/Z J------------------------------------------------------------------------1 1 C2 2 C 1 1.316479( 1)3 3 H 1 1.076391( 2) 2 121.744( 6)4 4 H 1 1.076391( 3) 2 121.744( 7) 3 180.000( 10) 05 5 H 2 1.076391( 4) 1 121.744( 8) 3 0.000( 11) 06 6 H 2 1.076391( 5) 1 121.744( 9) 4 0.000( 12) 0------------------------------------------------------------------------（5）CHF (C3v) opt3第一次：E=-139.03895 a.u.，偶极矩为 2.0454 D，原子电荷(a.u.)分别为1C 0.08377，2F -0.40853，3H 0.10825，4H 0.10825, 5H 0.10825,分子所属点群为C,几何构型如下表所示：3vCD Cent Atom N1 Length/X N2 Alpha/Y N3 Beta/Z J------------------------------------------------------------------------1 1 C2 2 F 1 1.360832( 1)3 3 H 1 1.082144( 2) 2 108.721( 5)4 4 H 1 1.082144( 3) 2 108.721( 6) 3 120.000( 8) 05 5 H 1 1.082144( 4) 2 108.721( 7) 3 -120.000( 9) 0------------------------------------------------------------------------最后一次：E=-139.03974 a.u.，偶极矩为1.9819 D，原子电荷(a.u.)分别为1C 0.08660，2F -0.40719，3H 0.10686，4H 0.10686, 5H 0.10686,分子所属点群为C,几何构型如下表所示：3vCD Cent Atom N1 Length/X N2 Alpha/Y N3 Beta/Z J------------------------------------------------------------------------1 1 C2 2 F 1 1.364820( 1)3 3 H 1 1.082638( 2) 2 109.185( 5)4 4 H 1 1.082638( 3) 2 109.185( 6) 3 120.000( 8) 05 5 H 1 1.082638( 4) 2 109.185( 7) 3 -120.000( 9) 0 ------------------------------------------------------------------------(6) C2H2分子的结构第一次：E=-76.80898 a.u.，偶极矩为0.0000，原子电荷(a.u.)分别为1C-0.24727，2C -0.24727，3H 0.24727，4H 0.24727,分子所属点群为D∞h,几何构型如下表所示：CD Cent Atom N1 Length/X N2 Alpha/Y N3 Beta/Z J------------------------------------------------------------------------1 1 C2 2 C 1 1.163942( 1)3 X 2 1.000000( 2) 1 90.000( 6)4 X 1 1.000000( 3) 2 90.000( 7) 3 0.000( 10) 05 3 H 2 1.053127( 4) 3 90.000( 8) 1 180.000( 11) 06 4 H 1 1.053127( 5) 4 90.000( 9) 2 180.000( 12) 0------------------------------------------------------------------------最后一次：E=-76.82184 a.u.，偶极矩为0.0000，原子电荷(a.u.)分别为1C-0.23345，2C -0.23345，3H 0.23345，4H 0.23345,分子所属点群为D∞h,几何构型如下表所示：CD Cent Atom N1 Length/X N2 Alpha/Y N3 Beta/Z J------------------------------------------------------------------------1 1 C2 2 C 1 1.186066( 1)3 X 2 1.000000( 2) 1 90.000( 6)4 X 1 1.000000( 3) 2 90.000( 7) 3 0.000( 10) 05 3 H 2 1.056877( 4) 3 90.000( 8) 1 180.000( 11) 06 4 H 1 1.056877( 5) 4 90.000( 9) 2 180.000( 12) 0------------------------------------------------------------------------（7）呋喃C4H4O分子的结构第一次：E=-228.62293 a.u.，偶极矩为 1.0915 D，原子电荷(a.u.)分别为1O -0.59964，2C 0.17372，3C 0.17372，4C -0.20870，5C -0.20870，6H 0.17647，7H 0.17647，8H 0.15833，9H 0.15833，分子所属点群为C2v,几何构型如下表所示：CD Cent Atom N1 Length/X N2 Alpha/Y N3 Beta/Z J------------------------------------------------------------------------1 1 O2 2 C 1 1.349886( 1)3 3 C 1 1.349886( 2) 2 105.967( 9)4 4 C 2 1.337001( 3) 1 111.267( 10) 3 0.000( 16) 05 5 C 3 1.337001( 4) 1 111.267( 11) 2 0.000( 17) 06 6 H 2 1.065250( 5) 1 115.598( 12) 3 180.000( 18) 07 7 H 3 1.065250( 6) 1 115.598( 13) 2 180.000( 19) 08 8 H 4 1.070281( 7) 2 126.956( 14) 1 180.000( 20) 09 9 H 5 1.070281( 8) 3 126.956( 15) 1 180.000( 21) 0------------------------------------------------------------------------最后一次：E=-228.63294 a.u.，偶极矩为0.7714 D，原子电荷(a.u.)分别为1O -0.54337，2C 0.16901，3C 0.16901，4C -0.22309，5C -0.22309，6H 0.16617，7H 0.16617，8H 0.15960，9H 0.15960，分子所属点群为C2v,几何构型如下表所示：CD Cent Atom N1 Length/X N2 Alpha/Y N3 Beta/Z J------------------------------------------------------------------------1 1 O2 2 C 1 1.343671( 1)3 3 C 1 1.343671( 2) 2 107.146( 9)4 4 C 2 1.339105( 3) 1 110.794( 10) 3 0.000( 16) 05 5 C 3 1.339105( 4) 1 110.794( 11) 2 0.000( 17) 06 6 H 2 1.068418( 5) 1 116.292( 12) 3 180.000( 18) 07 7 H 3 1.068418( 6) 1 116.292( 13) 2 180.000( 19) 08 8 H 4 1.070276( 7) 2 126.704( 14) 1 180.000( 20) 09 9 H 5 1.070276( 8) 3 126.704( 15) 1 180.000( 21) 0------------------------------------------------------------------------【思考与讨论】1、内坐标的定义，特别是平面和非平面二面角的右手规则。