结构化学之计算化学

《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》中南大学化学化工学院《结构化学》综述报告结构化学》标题：基于Gauss 03 的操作与练习综述报告指导老师：指导老师：姓学班时名：号：级：间：周德璧******** ********** ******** 2011/1/12 1 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》2 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》目录简介 (1)一.Gaussian 与GaussView 03 简介（一）.关于Gaussian （二）. 关于Gaussian 3 （三）.GaussView 3 初始界面简介操作实例简介――构建苯乙烷分子 (5)二.操作实例简介操作实例简介说明：在操作的过程中发现，如果仅仅下载周老师在邮箱里面发的GaussView3.07 并进行安装，在进行计算calculate 的操作的时候，总会出现跳出的对话框中的“submit” 选项按钮总是灰色的。

经过上网搜索，网友一致的反应是――没有同时安装相应版本的Gaussian 软件。

因此，我特地下载了Gaussian 03W 软件包，先安装了Gaussian 03W，然后再安装了GaussView3.07。

最后，依据网上查得的指导资料，仿照指导的步骤，亦步亦趋，完成了如下文档。

因软件Gaussian 03W 下载资源很慢，一直到2011/1/12 才下载下来，安装完毕后，因着急要坐火车回家，在构建苯乙烷分子之后仅进行到“Calculation”一步，关于分子结果的可视化的实现没来得及做，请老师谅解。

3 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》一. Gaussian 与GaussView 3.07 简介（一）.关于Gaussian Gaussian 是一个功能强大的量子化学综合软件包。

其可执行程序可在不同型号的大型计算机，超级计算机，工作站和个人计算机上运行，并相应有不同的版本。

Gaussian 功能主要有：分子能量和结构、过渡态能量和结构、键和反应能量、分子轨道多重矩、原子电荷和电势、振动频率、红外和拉曼光谱、核磁性质、极化率和超极化率、热力学性质、反应路径等。

Gaussian的计算可以对体系的基态或激发态执行。

可以预测周期体系的能量，结构和分子轨道。

因此，Gaussian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。

（二）. 关于Gaussian 03 Gaussian 03 是Gaussian 系列电子结构程序的较为新的版本。

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.其主要功用大体有以下几个大的方面（1）研究大分子的反应和光谱（2）通过自旋-自旋耦合常数确定构像（3）研究周期性体系（4）预测光谱（5）模拟在反应和分子特性中溶剂的影响2.Gaussian 03 新增加了以下内容：（1）.新的量子化学方法（2）新的分子特性（3）新增加的基本算法（4）新增功能：（三）.GaussView 3.07 初始界面简介（1）GaussView 是一个专门设计于高斯配套使用的软件，其主要用途有两个构建高斯的输入文件以图的形式显示高斯计算的结果除了可以自己构建输入文件外，GaussView 还可读入CHEM3D，HYPERCHEM 和晶体数据等诸多格式的文件。

从而使其可以于诸多图形软件连用，大大拓宽了使用范围（详见下图）（2）主要功能键的介绍第一行为菜单栏，如下所示: ①File:主要功能是建立，打开，保存和打印当前的文件 4 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》Save Image 将当前文件保存为图片格式Preferences。

可以在里面改变Gview 默认的各种显示的设置。

②Edit: 在这里可以完成对分子的剪贴,拷贝,删除和抓图等。

Atom List,显示当前分子的内坐标，笛卡儿坐标，分数坐标等。

Point Group 可以显示当前分子的点群及可能有的点群。

PBC 显示晶体文件（可以将CIF 文件转换为图形，在点PBC 按钮后所给并的对话框中根据选项调节具体显示的格式。

Mos 用于显示分子轨道（只有检查点文件，此选项才能给出分子轨道图。

Symmetrize，对当前体系进行对称性控制。

③View 这里面的选项都是于分子的显示有关的，如显示氢原子，显示键，显示元素符号,显示坐标轴等5 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》④Calculate：可从Gview 中直接向高斯提交计算。

这是Gview 作为高斯软件配套功能的重要体现。

从所给的对话框中可以选择工作类型Job Type（如优化，能量或频率等）;计算方法Method（如半经验方法，HF 方法，DFT 方法，MP 方法等，还可以选定组）;Title(对所要做的计算给一个说明，以备以后的查看) Link 0 （给检查点文件命名，还可以在此用RWF 命令设置临时数据交换文件的大小）；General,Guess,（这两个选项主要是给出体系中各原子的连接关系及如何给出初始猜测）；NBO（可在此设定NBO 计算）,PBC（可在此设定晶体的有关计算）, Solvation（可在此设定溶液中的计算，除了选择溶剂外，还要选择模拟溶剂的理论模型）⑤Result ：显示计算的结果，包括电荷，静电势表示的表面，振动,频率，核磁，势能面扫描，优化等。

注意有些结果只能用检查点文件才能显示。

6 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》7 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》二.操作实例简介下面以一个实例介绍一下自己熟悉GaussView 的操作过程。

以以构建一个苯乙烷分子并从Gview 里递交计算为例来说明：构建苯乙烷分子 1.打开Gaussview ，下图就是Gaussview 打开后的窗口2.双击窗口中图标，得到如下窗口里面有常用的环状官能团。

选中苯环（单击即可选中） 3. 在当前工作窗口（打开Gview 时程序自动打开一个工作窗口，如下图）也可通过File-new 路径新建一个工作窗口8 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》在这个窗口中点鼠标左键窗口中就会出现苯分子，见下图：将鼠标放在分子上，按左键左右或前后移动，可以调节分子的角度将鼠标放在分子上，前后移动，可以将分子放大或缩小Shift+Alt+鼠标左键组合可以在窗口内平移分子。

当工作窗口内有多个分子时[在构建大的分子时，这种情况很容易出现]这时可用以下命令可以用Shift+Alt+鼠标左键组合移动想要移动的分子，以调节各个分子间的距离可以用Ctrl+Alt+ 鼠标左键组合调节其中一个分子的角度，以调节各个分子间的角度。

Ctrl+Alt+鼠标左键这个组合常和[将鼠标左键放在分子上，左右或前后移动，可以调节分子的角度]这个功能连用。

4. 双击Gview 界面上的图标。

出现以下窗口点击氟的元素符号“C”，就选中碳原子。

9 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》5. 点击苯环上的任意一个氢原子“H” ，便可得到如下图所示的苯甲烷。

6.在上图所得到的图形中，任选甲基上面任意一个“H”原子，便可得到如下图所示的苯乙烷分子。

同样地，也可以通过类似的操作查看分子的不同角度：将鼠标放在分子上，按左键左右或前后移动，可以调节分子的角度将鼠标放在分子上，前后移动，可以将分子放大或缩小Shift+Alt+鼠标左键组合可以在窗口内平移分子。

当工作窗口内有多个分子时[在构建大的分子时，这种情况很容易出现]这时可用以下命令可以用Shift+Alt+鼠标左键组合移动想要移动的分子，以调节各个分子间的距离可以用Ctrl+Alt+ 鼠标左键组合调节其中一个分子的角度，以调节各个分子间的角度。

Ctrl+Alt+鼠标左键这个组合常和[将鼠标左键放在分子上，左右或前后移动，可以调节分子的角度]这个功能连用。

至此，苯乙烷分子的构建都已经完成。

7. Gview 存储个人常用分子的功能。

Gview 中只有常用的一些环状分子和链状分子，远不能10 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》满足研究特定体系的特殊需要。

不过Gview 有一个功能可以弥补这个缺憾：可以把常用的分子或官能团存在制定的文件夹内。

在需要时可以直接调用。

双击view 上的相应的图标，在下面的对话框中键入相关项目，保存即可8.查看分子的对称性从Edit-Point group 路径可以查看所构建分子的点群。

点击Point group 后，出现如下窗口：为C1 点群，其下拉菜单中的为可能的点群（改变Tolerance,也可帮助我们判断所构建体系可能有的点群）9.查看分子坐标。

单击Gview 界面上的图标。

出现下面窗口11 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》图中：Z 表示时内坐标，C 表示直角坐标。

可以在里面对坐标做适当的调整13.向Gauss 递交计算。

（1）点Gview 界面上Calculation 会出来一个递交计算的对话框。

从所给的对话框中可以选择工作类型Job Type（如优化，能量或频率等）;计算方法Method（如半经验方法，HF 方法，DFT 方法，MP 方法等，还可以选定基组）;Title(对所要做的计算给一个说明，以备以后的查看) Link 0（给检查点文件命名，还可以在此用RWF 命令设置临时数据交换文件的大小）General, Guess,（这两个选项主要是给出体系中各原子的连接关系及如何给出初；始猜测）；NBO（可在此设定NBO 计算）,PBC（可在此设定晶体的有关计算）, Solvation （可在此设定溶液中的计算，除了选择溶剂外，还要选择模拟溶剂的理论模型）的Gaussian。

在本例中，仅选择如下：Job Type 选项: Hartree-Fock Method 选项：选择如下面的截图所示：然后点击提交“submit” ，可得到对话框如下所示：点击“Save”可得：12 《结构化学之计算化学-Gaussian 的操作与练习综述报告》命名为“苯乙烷” ，然后点击“Save” ，便可得：点击“OK” ，至此，苯乙烷的分子构建的保存已经完成。

（2）. 选择完毕后，点Submit 即可递交计算。

有时由于安装的原因Gview 无法与Gauss 建立关联，就不能直接从Gview 里递交计算。

这时可以在Gview 里保存用于Gauss 计算的输入文件，然后从Gauss 里调出文件进行计算。