分子模拟实验报告分子光谱模拟
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1.红外光谱：分别用 PM3 ,HF/6-31G(d),B3LYP/6-31G(d),MP2/6-31G(d) 四种理论方法计算 H 2O 分子的红外光谱，并比较结果的优劣。实验 上测得的水分子的振动频率为：1594cm 1, 3657cm -1, 3756cm 1。
k(Lore ntz)
B3LYP/6-31G(d)
由图像可得四种理论方法得到的振动频率分别为
PM3 1698 cm -1、3770 cm -1、3880 cm -1 HF/6-31G(d) 1634 cm -1、3662 cm -1、3770 cm -1 B3LYP/6-31G(d)
1634 cm -1、3566 cm -1、3662 cm -1 MP2/6-31G(d)
1644 cm -1、3544 cm -1、 3684 cm -1
与标准值1594cm -1, 3657cm'1,3756cm'1比较，HF/6-31G(d)最为接近标准值；
PM3三个频率都偏大，与标准值符合情况不好； B3LYP/6-31G(d)除1634 cm -1与
分子模拟实验作业 一、实验部分
分子光谱模拟
k(Lore ntz)
-DrnelPL (.
4000
3000
2000
-1
/cm
1000
'!
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
4000
3000
2000 1000
/cm
-1
PM3
HF/6-31G(d)
------ k(Lore ntz)
k(Lore ntz)
0.00
0.01 r
0.04
0.05 J _______ ! ______ ______ J ______ ______ !_
4000 3000 2000
-1
/cm
1000
MP2/6-31G(d)
0.000
0.002 _
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012 - 0.014
0.02
0.03 -
e
/cm
标准值较接近外，其余两个频率均偏小；MP2/6-31G(d) 1644 cm-1与标准值接近,
其余两个频率均偏小
2•拉曼光谱的模拟
HF/6-31G(d)计算的CH4分子的拉曼谱图
111
图中特征波数为3290 cm、3189 cm、1705 cm
3•紫外可见光谱的模拟
计算甲酸分子5个垂直激发的单重态和三重态，2个绝热激发的单重态和三重态，并确定垂直激发和绝热激发波长。
(1)垂直激发
CI-SINGLES EXCITATION ENERGIES
STATE HARTREE EV KCAL/MOL CM-1
1A 0.2550545872 6.9404 160.0492 55978.01
1A 0.3796011178 10.3295 238.2033 83312.82
1A 0.4095383929 11.1441 256.9893 89883.29
1A 0.4158054412 11.3146 260.9219 91258.75
1A 0.4554734351 12.3941 285.8139 99964.86
HF/6-31G(d)理论水平下HCOOH分子5个单重激发态的垂直激发能
CI-SINGLES EXCITATION ENERGIES
STATE HARTREE EV KCAL/MOL CM-1
3A 0.2299108089 6.2562 144.2712 50459.59 3A 0.2330765536 6.3423 146.2578 51154.39 3A 0.3720691489 10.1245 233.4769 81659.74 3A 0.3918314869 10.6623 245.8780 85997.07 3A 0.4193773712 11.4118 263.1633 92042.69
HF/6-31G(d)理论水平下HCOOH分子5个三重激发态的垂直激发能
HF/6-31G(d)理论水平下HCOOH分子垂直激发波长表(单位：nm)
(2)绝热激发
E=-118309.6kcal/mol 第一个单重激发态
E=-11826O.9 kcal/mol
第二个单重激发态
△ E=189.1 kcal/mol
E=-118346.9kcal/mol
第一个三重激发态
△ E=103.1 kcal/mol
E=-118309.6 kcal/mol
第二个三重激发态
△ E=103.1 kcal/mol
△ E=140.4 kcal/mol
可见，垂直激发态中，三重态的波长总体看来大于单重态，因此垂直激发时, 单重态的能量要高于三重态的能量，因为单重态中两个单电子的自旋方向相反，
而三重态中两个单电子自旋相同。绝热激发态的波长总体上大于垂直激发的波长，其余规律与垂直激发类似。两种激发类型共同存在的趋势：激发态的数目越大，波长越小。
4.核磁共振（NMR ）谱的模拟
AS H2)=(31.2+30.3)/2-33.4= -2.65
AS HN)=(32.4+31.9)/2-33.4= -1.25
AS (0)=27.8-33.4= -5.6
AS CH2)=200.2-257.2= -57
AS C=O）=100.7-257.2= -156.5
NMR的结果显然HF/STO-3G理论水平的计算值不可靠