分子模拟综合实验打印版
分子动力学模拟实验报告doc
分子动力学模拟实验报告篇一：分子动力学实验报告 md2分子动力学实验报告（ XX 至 XX 学年第_2_学期）班级：姓名：学号：实验名称：晶体点缺陷成绩：一、实验目的计算空位形成能和间隙原子形成能。
探究形成的空位和间隙原子所在的位置不同其形成能的变化。
以及空位和间隙原子的浓度不同时其空位能和间隙原子形成能的变化。
二、实验原理点缺陷普遍存在于晶体材料中，它是晶体中最基本的结构缺陷，对材料的物理和化学性质影响很大。
根据点缺陷相对于理想晶格位置可能出现的几种主要偏差状态，可将其命名如下：（1）空位：正常节点位置上出现的原子空缺。
（2）间隙原子（离子）：指原子（离子）进入正常格点位置之间的间隙位(本文来自：小草范文网:分子动力学模拟实验报告)置。
（3）杂质原子（离子）：晶体组分意外的原子进入晶格中即为杂质，杂质原子若取代晶体中正常格点位置上的原子（离子）即为置换原子（离子），也可进入正常格点位置之间的间隙位置而成为填隙的杂质原子（离子）。
一般情况下，空位、间隙原子都是构成晶体的原子或离子偏离原有格点所形成的热缺陷。
在一定温度下，晶体中各原子的热振动状态和能量并不同，遵循麦克斯韦分布规律。
热振动的原子某一瞬间可能获得较大的能量，这些较高能量的原子可以挣脱周围质点的作用而离开平衡位置，进入到晶格内的其他位置，于是在原来的平衡格点位置上留下空位。
根据原子进入晶格内的不同位置，可以将缺陷分为弗伦克尔（Frenkel）缺陷和肖特基（Schottky）缺陷。
点缺陷都只有一个原子大小的尺度，因此不容易通过实验对其进行直接的观察。
而且实验方法研究缺陷时利用较多的还是缺陷对晶体性质的影响。
例如，通过测量晶体的膨胀率和电阻率的变化规律，即可对点缺陷的存在、运动和相互作用等方面展开间接的研究。
分子动力学方法对金属材料原子尺度物理和化学过程的研究具有实验法无法比拟的优势，可直观的模拟和分析晶体中的点缺陷。
若我们搭建完整晶体的原子个数为N，能量为E1，通过删除和增加一个原子得到空位和间隙原子，充分弛豫后体系能量为E2，则空位形成能Ev 和间隙原子形成能Ei分别为：三、实验过程（1）进入2_point文件夹$cd口2_point（2）运行in.inter文件，得到Cu的八面体间隙原子的图像，以及体系的总能量的变化，计算出八面体间隙原子的形成能。
分子模拟上机报告
中国地质大学(武汉)
材料与化学学院
分子模拟与设计上机实践报告
班级：
学号：
姓名：
第一题：分别优化下面分子的构型：CH2=CH-OH, CH3CHO并将图片贴在下面空白处。
CH2=CH-OH
CH3CHO
第二题：分别优化1,3,5己三烯、1,3丁二烯、乙烷、乙烯分子的结构，对比他们的C-C键键长变化，并利用化学知识进行分析。
1,3,5己三烯
1,3丁二烯
乙烷
乙烯
由以上键长数据可以看出：
1.对于单键，单键长度乙烷>1 3丁二烯>1,3,5己三烯
2.对于双键, 双键长度乙稀<1,3丁二烯<1,3,5己三烯
原因是: 1,3丁二烯和1,3,5己三烯分子能够形成共轭体系,且1,3,5己三烯的共轭效应大于1,3丁二烯,形成的共轭分子单双键趋向于平均,使得单键变短,双键变长.
第三题：分别用GGA/PW91 和LDA/PPWC方法计算乙烯、丁二烯、苯的分子构型和能量，并作出对比。
GGA/PW91
乙烯
-25.02948eV
丁二烯
-45.39664eV
苯
-61.92826eV
LDA/PPWC 乙烯
-27.33594eV 丁二烯
-49.79371eV 苯
-68.11805eV
第四题：通过计算反应【HX H+ + X-】的反应热，判断苯酚和乙酸的酸性强弱，并将自己的学号标注在—OH上的H原子上。
乙醇
乙酸。
分子模拟实验报告-氢键络合物
分子模拟实验报告一、 甲酸/水氢键络合物几何结构优化（HF/6-31G*）H 2O-76.01075HCOOH-188.76231- -HCOOH+H 2O-1-264.77867R H(1)-O(3)=2.512 Å R H(5)-O(6)=2.321 Å-0.00561HCOOH+H 2O -2-264.79021R H(8)-O(2)=2.139 Å R H(5)-O(6)=1.918 Å-0.01715HCOOH+H 2O -3-264.78172R H(7)-O(2)=2.161 Å R H(4)-O(6)=2.654 Å-0.00866HCOOH+H2O -4-340.80306R H(5)-O(6)=2.128ÅR H(11)-O(3)=1.981 ÅR H(1)-O(9)=2.336Å-0.01925二、尿素/水氢键络合物几何结构优化（PM3）结构能量H2O -53.43Urea -40.93- -Urea+H2O -98.56 R H(11)-O(4)=1.815 ÅR H(7)-O(9)=1.849 Å-4.20结构能量H 2O-53.43Gly-93.47- -Gly+H 2O-1-149.79R H(11)-O(4)=1.815 Å R H(7)-O(9)=1.849 Å-2.89Gly+H 2O-2-148.79R H(13)-O(4)=1.827 Å R H(10)-O(11)=1.848 Å-1.89Gly+H 2O-3-152.82R H(12)-O(3)=1.821 Å R H(7)-O(11)=1.781 Å-5.92Urea-40.93Gly-93.47- -Urea+Gly-1-143.40R H(12)-O(7)=1.916 Å R H(15)-O(4)=1.793 Å-9.00Urea+Gly-2-151.49R H(15)-O(3)=1.807 Å R H(8)-O(11)=1.760 Å-17.09Urea+Gly-3-147.70R H(15)-O(3)=1.818 Å R H(7)-O(11)=1.822 Å-13.30五、 自我测评本次实验构建了多种氢键络合物，优化其结构记录氢键长度并计算氢键能量。
分子模拟实验--Expt-3
(a) 画出三个共线的H原子, 沿X轴放置 (b) 改变两个HH的距离{0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2}, 计算共 7 × 7 = 49 个能量. (c) 采用Gamess, MP2/DZV计算, 具体设置见下页
实验三 — 能量计算和模拟
步骤3: 分子构象搜索 利用扫描一个或两个二面角, 寻找分子的不同构象.
乙醇构象
(a) 选择一个二面角
实验三 — 能量计算和模拟
步骤3: 分子构象搜索
乙醇构象
(b) 选中二面角的旋转 轴, 扫描这个二面角
实验三 — 能量计算和模拟
步骤3: 分子构象搜索 MM2力场扫描
乙醇构象
实验三 — 能量计算和模拟
步骤3: 分子构象搜索 扫描两个二面角
乙醇构象 构象I 构象II
过渡态
实验三 — 能量计算和模拟
步骤3: 分子构象搜索
成环的分子不能扫描!
问题3-5. 计算乙烷的构象, 并确 定其内转动的势垒高度.
实验三 — 能量计算和模拟
步骤4: H—H — H共线势能面的创建
分子的解离能量曲线实验三能量计算和模拟一般双原子分子的解离势能曲线可以用morse函数较好地拟合平衡解离能平衡键长势参数步骤1
实验三 — 能量计算和模拟
要求: 1. 掌握计算分子能量的不同方法 2. 掌握分子相互作用能的分析方法 3. 掌握分子构象的分析方法 4. 了解势能面的作用
实验三 — 能量计算和模拟
问题3-2. 为什么H2的解离曲线不趋向于零? 试分析可 能的原因.
分子模拟实验报告分子光谱模拟
分子模拟实验报告分子光谱模拟分子光谱模拟实验报告摘要：本实验采用分子模拟的方法，通过计算机模拟的手段，研究了分子光谱。
通过构建分子模型、选择适当的计算方法和参数，得到了分子的能级结构和光谱。
实验结果表明，分子模拟可以较好地模拟分子的能级和光谱。
这种方法可以为分子光谱的研究提供一种新的途径。
1.引言分子光谱是研究分子内部能级和分子结构的重要手段。
传统的实验方法繁琐且成本较高，分子模拟则是一种新的研究手段，可以通过计算机模拟的方法得到分子的能级结构和光谱。
本实验旨在通过分子模拟的方法，研究分子的光谱现象，并探讨模拟方法的准确性和适用性。
2.实验方法2.1分子模型的构建2.2计算方法和参数的选择选择适当的计算方法和参数对于分子模拟的准确性和有效性具有重要意义。
本次实验采用量子力学方法进行计算，选择了Hartree-Fock方法作为计算方法，并设置了合适的收敛阈值和基组。
2.3能级结构的计算通过计算机程序，对构建的分子模型进行能级结构的计算。
通过求解Schrödinger方程，可以得到分子的不同能级及其能量。
2.4光谱的模拟在能级结构的基础上，模拟分子的光谱现象。
根据波长、频率和吸收强度的关系，得到分子的吸收光谱图和发射光谱图。
3.实验结果与分析3.1能级结构的计算结果通过计算机程序，得到了水分子的能级结构。
结果显示，水分子的基态电子能级为X^1A1，第一激发态能级为A^1B1、各能级的能量差异较小，符合分子光谱的特点。
3.2光谱的模拟结果根据能级结构，模拟了水分子的吸收光谱和发射光谱。
吸收光谱图显示，在不同波长范围内，水分子的吸收强度存在明显的吸收峰，这与实验观测结果一致。
发射光谱图显示，水分子在受激条件下会发出特定波长的光，这也符合实验观测结果。
4.结论通过分子模拟实验，我们成功地模拟了水分子的能级结构和光谱现象。
实验结果表明，分子模拟可以较好地模拟分子的能级和光谱，为分子光谱的研究提供了一种新的途径。
分子模型操作实验报告
分子模型操作实验报告分子模型操作实验报告一、引言分子模型是一种用来呈现和研究分子结构的工具，它可以帮助我们更好地理解分子之间的相互作用和化学反应。
本实验旨在通过操作分子模型，探索分子的构造、键合和空间排列等方面的知识，并通过实际操纵模型来加深对这些概念的理解。
二、实验材料和方法1. 实验材料：- 分子模型套装：包括不同颜色和形状的塑料球和连接棒。
- 实验记录本和笔。
2. 实验方法：首先，根据实验指导书上给出的分子结构示意图，选择适当的塑料球和连接棒组装分子模型。
然后，通过操纵模型，观察和记录分子的构造、键合和空间排列等特征。
最后，根据实验结果，总结分子模型的操作规律和应用。
三、实验结果与讨论1. 分子构造的模型表示：通过实验，我们可以用分子模型来表示不同分子的构造。
例如，通过连接棒将不同颜色的塑料球连接在一起，可以模拟出水分子（H2O）的构造，其中两个氢原子连接在一个氧原子上。
通过这种方式，我们可以直观地了解分子的组成和排列方式。
2. 键合类型的模型表示：分子模型还可以帮助我们理解不同类型的键合。
例如，通过连接棒将两个氢原子与一个氧原子连接在一起，我们可以模拟出水分子中的共价键。
而通过连接棒将一个金属球和一个非金属球连接在一起，我们可以模拟出金属键。
通过操作模型，我们可以更好地理解不同类型的键合在分子中的作用和特点。
3. 空间排列的模型表示：分子模型还可以帮助我们理解分子的空间排列。
例如，通过连接棒将四个相同的塑料球连接在一起，我们可以模拟出甲烷（CH4）分子的空间排列，其中碳原子位于中心，四个氢原子均匀分布在周围。
通过操作模型，我们可以更好地理解分子的空间结构对其性质和反应的影响。
四、实验总结通过本次实验，我们通过操作分子模型，深入了解了分子的构造、键合和空间排列等方面的知识。
分子模型作为一种直观、可操作的工具，为我们理解和研究分子提供了重要的帮助。
通过实际操纵模型，我们可以更好地理解分子之间的相互作用和化学反应，并将这些知识应用于实际问题的解决中。
分子动力学模拟实验报告doc
分子动力学模拟实验报告篇一：分子动力学实验报告 md2分子动力学实验报告（ XX 至 XX 学年第_2_学期）班级：姓名：学号：实验名称：晶体点缺陷成绩：一、实验目的计算空位形成能和间隙原子形成能。
探究形成的空位和间隙原子所在的位置不同其形成能的变化。
以及空位和间隙原子的浓度不同时其空位能和间隙原子形成能的变化。
二、实验原理点缺陷普遍存在于晶体材料中，它是晶体中最基本的结构缺陷，对材料的物理和化学性质影响很大。
根据点缺陷相对于理想晶格位置可能出现的几种主要偏差状态，可将其命名如下：（1）空位：正常节点位置上出现的原子空缺。
（2）间隙原子（离子）：指原子（离子）进入正常格点位置之间的间隙位(本文来自：小草范文网:分子动力学模拟实验报告)置。
（3）杂质原子（离子）：晶体组分意外的原子进入晶格中即为杂质，杂质原子若取代晶体中正常格点位置上的原子（离子）即为置换原子（离子），也可进入正常格点位置之间的间隙位置而成为填隙的杂质原子（离子）。
一般情况下，空位、间隙原子都是构成晶体的原子或离子偏离原有格点所形成的热缺陷。
在一定温度下，晶体中各原子的热振动状态和能量并不同，遵循麦克斯韦分布规律。
热振动的原子某一瞬间可能获得较大的能量，这些较高能量的原子可以挣脱周围质点的作用而离开平衡位置，进入到晶格内的其他位置，于是在原来的平衡格点位置上留下空位。
根据原子进入晶格内的不同位置，可以将缺陷分为弗伦克尔（Frenkel）缺陷和肖特基（Schottky）缺陷。
点缺陷都只有一个原子大小的尺度，因此不容易通过实验对其进行直接的观察。
而且实验方法研究缺陷时利用较多的还是缺陷对晶体性质的影响。
例如，通过测量晶体的膨胀率和电阻率的变化规律，即可对点缺陷的存在、运动和相互作用等方面展开间接的研究。
分子动力学方法对金属材料原子尺度物理和化学过程的研究具有实验法无法比拟的优势，可直观的模拟和分析晶体中的点缺陷。
若我们搭建完整晶体的原子个数为N，能量为E1，通过删除和增加一个原子得到空位和间隙原子，充分弛豫后体系能量为E2，则空位形成能Ev 和间隙原子形成能Ei分别为：三、实验过程（1）进入2_point文件夹$cd口2_point（2）运行in.inter文件，得到Cu的八面体间隙原子的图像，以及体系的总能量的变化，计算出八面体间隙原子的形成能。
分子模拟实验报告分子光谱模拟---精品管理资料
分子模拟实验作业-—分子光谱模拟一、 实验部分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，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分子的拉曼谱图图中特征波数为3290 cm—1、3189 cm—1、1705 cm—13。
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 ENERGIESSTATE 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。
751A 0。
4554734351 12。
分子模拟实验-势能面
分子模拟实验报告
一、H-H-F共线结构势能面图的绘制
绘制H-H F线型分子，改变H-H和H-F间距离，在MP2/DZV理论水平计算单点能，将R H-H、R H-F 和能量输入Origin软件，绘制3D势能面图（图1）和势能面投影图（图2）。
图1 H-H-F共线结构的3D势能面图
图2 H-H-F共线结构的势能面投影图
二、乙烷分子内转动势垒计算
在Chem3d中画出NO分子，点击Surfaces-ChooseSurface-MolecularOrbital绘制分子轨道等值面图，通过SelectMolecularOrbital选择不同的分子轨道，截图如下。
LUMO+1 （163.115 eV）LUMO（-2.832 eV）
HOMO（-2.832 eV）HOMO-1 （-12.846 eV）
HOMO-2 （-21.326 eV）HOMO-3 （-21.326 eV）
HOMO-4 （-23.922 eV）HOMO-5 （-52.100 eV）
图3NO分子的八个分子轨道等值面图
按轨道的能量从低到高的顺序排列，使用Origin软件绘制NO的分子轨道能级图（图4）。
图3NO分子的分子轨道能级图
三、自我测评
本次实验继续练习了Chem3D中的扫描操作，学习了Origin软件中三维势能面图和势能面图的绘制和
Chem3D中分子轨道相关功能。
分子模拟实验综合实验
分子模拟实验作业——综合实验一、实验部分1.反应物和产物分子的电子结构（1）画出反应物和产物分子的立体结构图，分别用“wireframe（线条型）”，“ball & stick（球棍型）”，“cylindrical bonds（键线型）”，“space filing（实心球型）”（3）计算分子轨道，并图示各个分子的HOMO和LUMO轨道的形状和能量。
将所有的分子轨道按能级排列次序，并以此分析两反应物的轨道匹配情况。
C4H6LUMO HOMOC2H4LUMO HOMOC6H10LUMO HOMO反应是由1,3-丁二烯的HOMO与乙烯的LUMO反应，故图为分子轨道很匹配，有利于加成反应。
DA反应的反应物分为两部分，双烯体提供共轭双烯，亲双烯体提供不饱和键。
DA反应是由双烯体的HOMO与亲双烯体的LUMO发生作用，反应过程中，电子从双烯体的HOMO流入亲双烯体的LUMO。
C2H4的LUMO轨道与C4H6的HOMO轨道电子云相匹配，正好符合双烯合成的条件，利于反应的进行。
(4)绘制反应物和产物分子的总电子密度图和静电势图,分析两个反应物分子的电性匹配情况。
总电子密度图静电势图总电子密度图静电势图由轨道匹配来说，要使得反应能够顺利进行，必须是同为正或负。
C2H4的静电势图与C4H6的静电势，很匹配，所以有利于加成反应。
2.构象搜索与分子间长程相互作用（1）计算丁二烯分子绕CCCC二面角转动的构象，确定稳定构型，并计算内转动的能垒高度。
（可能不止一个）此时的构型有两种，顺式构型和反式构型。
稳定构型为反式构型，内转动能垒高度：40.58kcal/mol（反式构型）和38.67kcal/mol（顺式构型）。
图1 扫描势能面时的构型能量单位：kcal/mol①势能面图：图2丁二烯分子绕CCCC 二面角转动的构象②相互作用势能线及拟合图选取每个距离下的最低能量，减去MM2优化得到的C2H4和C4H6的能量 C2H4：Total: 0.4267 C4H6：Total: -0.1615 数据表格如下：CCCC 二面角/（°）质心距离/Å质心距离/Å相互作用能量（kc al/图3 C 4H 6与C 2H 4相互作用势能曲线3 反应途径计算（1）在HF/6-31G(d)理论水平上计算两个反应物分子和产物分子的298.15K时标准生成焓。
分子模拟实验 分子光谱模拟
分子模拟实验分子光谱模拟实验内容介绍：分子光谱是化学研究的重要组成之一，它是联系物质的微观结构和宏观性质的桥梁，各种光谱技术已经成了表征化合物结构的必要手段。
原则上讲，实验室观察到的光谱是大量分子在特定环境和特定激发条件下的统计表现，无法或很难从理论的角度去模拟实验光谱。
但是任何一种光谱都有其深刻的理论原理，比如紫外光谱是与电子激发态密切关联的，激发态的性质、能级、跃迁强度等都可以反映为光谱。
虽然量子化学无法计算得到实际的光谱，但可以模拟更本质的东西，也可以与实验光谱的某些特征（比如谱峰位置）相比较，同时有助于实验光谱峰的确认。
本实验就最常见的几种分子光谱作详细的介绍，通过分子模拟计算来说明量子化学是如何模拟光谱的。
主要的实验内容包括紫外可见光谱、拉曼光谱和核磁共振（NMR）谱。
实验要求：1、掌握各种常见光谱图的量子化学计算方法；2、掌握分析光谱的技巧；3、了解理论光谱图的价值和意义；4、学会将理论知识结合实验谱图作出分析比较。
实验一：紫外可见光谱的模拟紫外可见光谱是分子中电子被激发到高激发态时，在不同电子能级之间跃迁所形成的吸收（从低能级到高能级）或荧光（从高能级到低能级）光谱。
用GAMESS程序的多参考态自洽场（MCSCF）中的单组态相互作用方法（CIS）。
通过CIS方法计算电子激发态，估算紫外可见光谱中吸收峰的位置。
计算HCOOH分子五个垂直激发的单重态和三重态，2个绝热激发的单重态和3个三重态，从而确定垂直激发和绝热激发的波长。
采用的优化方法和基组为HF/6-31G（d），得到的数据为下表所示。
1、垂直激发表一：5个垂直激发的单重态能量数据表二：5个垂直激发的三重态能量数据转化为激发波长，采用的公式为1nm=(107/∆E）cm-1，∆E为CM-1一栏的能量，结果如下表：2、绝热激发分子状态模型参数和能量RRRR∠∠E=第一个单重绝热RRRR∠∠E=∆第一个单重绝热RRRR∠∠E=∆第一个三重绝热RRRR∠∠E=∆第二个三重绝热RRRR∠∠E=∆第三个三重绝热RRRR∠∠E=∆转化为激发波长，采用的公式为1nm={107/（∆E×349.755）}cm-1，∆E为单位为KCAL.MOL-1的能量，结果如下表：小结：1、垂直激发中激发态构型与基本构型相同；2、绝热激发态中构型发生比较明显的改变；3、可见垂直激发态中，三重态的波长总体大于单重态，因此垂直激发时，单重态的能量要高于三重态，因此单重态中两个单电子的自旋方向相反，而三重态中的两个单电子自旋相同；4、绝热激发态的波长总体上大于垂直激发的波长，其单重态的波长小于三重态；5、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；通常意义上的光谱对应于垂直激发。
分子模拟实验1
双键 单双键交替
双键链 成环 自动共轭
三键
实验一 — 分子结构优化计算
步骤 1: 建模的三种方式 化学键建模 可以用字符输入改变原子
点击要改变的原子 输入目标元素
实验一 — 分子结构优化计算
步骤 1: 建模的三种方式 化学键建模 可以改变键级
选中要改变的键 点击鼠标右键 或用快捷键 ctrl+1, 2, 3
实验一 — 分子结构优化计算
步骤 3: 分子结构参数的最优化 问题1-5. 按如下步骤, 计算水的二聚体的结构, 考查不同理论方法所得结果的影响 1-5b: 用MM2优化, 记录氢键长度(OO)和能量E1
1-5c: 用MM2优化单个H2O分子, 记录能量E2. 计算氢键强度D = E1 - 2E2
Gamess按如左图设置 MP2/6-31++G(d)
Hale Waihona Puke 1-5f: 用Gamess优化, 记录氢键长度和能量E1 1-5g: 用Gamess优化单个H2O分子, 记录能量 E2. 计算氢键强度D = E1 - 2E2
Gamess按如左图设置 B3LYP/6-31++G(d)
1-5h: 用Mopac优化, 记录氢键长度和能量E1 1-5i: 用Mopac优化单个H2O分子, 记录能量E2. 计算氢键强度D = E1 - 2E2
设置键级
实验一 — 分子结构优化计算
步骤 1: 建模的三种方式 ChemDraw→Chem3D建模
2D平面图
3D分子结构图
实验一 — 分子结构优化计算
步骤 1: 建模的三种方式 ChemDraw→Chem3D建模 键 ChemDraw工具栏 碳链 环
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分子模拟实验报告-结构优化
分子模拟实验报告一、优化分子几何构形（B3LYP/6‐31++G*）分子 结构 能量（Hartrees） 关键键参数H2O‐76.38552R O(1)‐H(2)=0.969Å∠H(3)‐O(1)‐H(2)=105.5°CH2O‐114.44963R C(1)=O(2)=1.209ÅR C(1)‐H(4)=1.109Å∠H(3)‐C(1)‐O(2)=121.9°HCOOH‐189.67894R C(1)‐O(2)=1.207ÅR C(1)‐O(3)=1.348ÅR C(1)‐H(4)=1.099ÅR O(3)‐H(5)=0.978Å∠O(2)‐C(1)‐O(3)=125.3°∠C(1)‐O(3)‐H(5)=108.1°CH3OH‐115.65888R C(1)‐O(2)=1.426ÅR C(1)‐H(3)=1.093Å∠O(2)‐C(1)‐H(3)=106.3°∠C(1)‐O(2)‐H(6)=108.7°CH4‐40.19567R C(1)‐H(2)=1.084ÅCH3F‐139.68417R C(1)‐F(2)=1.399ÅCH3Cl‐500.01335R C(1)‐Cl(2)=1.806ÅC2H6‐79.76845R C(1)‐C(2)=1.533ÅC2H4‐78.53512R C(1)‐C(2)=1.335ÅC2H2 ‐77.28198 R C(1)‐C(2)=1.208Å(NH2)2CO ‐225.15945 R C(3)‐O(4)=1.224ÅR C(3)‐N(1)=1.389ÅR N(1)‐H(5)=1.013Å∠C(3)‐N(1)‐H(5)=113.3°∠C(3)‐N(1)‐H(6)=118.2°∠O(4)‐C(3)‐N(1)=112.9°二、水的二聚体几何结构优化理论水平 结构AM1‐0.19356 Hartrees‐0.09441 Hartrees∆R O‐H R O‐O ‐0.00474 Hartrees2.158 Å3.117 Å 理论水平 结构HF/6‐31++G*‐152.04304 Hartrees‐76.01774 Hartrees∆R O‐H R O‐O ‐0.00756 Hartrees2.054 Å3.003 Å 理论水平 结构E EB3LYP/6‐31++G*‐152.77986 Hartrees‐76.38552 Hartrees∆ R O‐H R O‐O 0.00882 Hartrees1.959 Å2.935 Å 理论水平 结构MP2/6‐31++G*‐152.43071 Hartrees‐76.20978 Hartrees∆ R O‐H R O‐O 0.01115 Hartrees1.932 Å2.905 Å三、自我测评本次实验主要学习了使用GAMESS进行分子结构优化的操作，并且计算了水二聚体的氢键长度和氢键能量。
分子模型操作实验报告
实验名称：分子模型操作实验实验日期：2023年4月10日实验地点：化学实验室一、实验目的1. 理解分子模型的基本结构及组成；2. 掌握分子模型的搭建方法；3. 通过分子模型观察分子的空间构型，加深对分子结构、性质的理解；4. 培养学生的动手能力和团队协作精神。
二、实验原理分子模型是研究分子结构的一种直观手段，通过搭建分子模型，可以直观地展示分子的空间构型，从而加深对分子结构、性质的理解。
本实验主要采用球棍模型，通过球体代表原子，棍棒代表化学键，搭建分子模型。
三、实验材料1. 实验仪器：分子模型套件、支架、螺丝、扳手等；2. 实验药品：碳、氢、氧、氮、硫等原子模型；3. 实验工具：剪刀、镊子等。
四、实验步骤1. 观察并熟悉分子模型套件中的各种原子模型和化学键模型；2. 根据实验要求，选择合适的原子模型和化学键模型；3. 使用螺丝将原子模型固定在支架上；4. 根据原子之间的化学键，用扳手拧紧棍棒，搭建分子模型；5. 检查分子模型是否搭建正确，如有错误，及时修正；6. 对搭建好的分子模型进行观察、分析，记录实验结果。
五、实验结果与分析1. 搭建了甲烷（CH4）分子模型，观察发现甲烷分子为正四面体结构，碳原子位于中心，四个氢原子均匀分布在四个顶点上；2. 搭建了水分子（H2O）模型，观察发现水分子为V形结构，氧原子位于中心，两个氢原子分别位于氧原子两侧；3. 搭建了二氧化碳（CO2）分子模型，观察发现二氧化碳分子为直线形结构，碳原子位于中心，两个氧原子分别位于碳原子两侧；4. 搭建了氨分子（NH3）模型，观察发现氨分子为三角锥形结构，氮原子位于中心，三个氢原子分别位于氮原子顶点。
通过实验，我们了解到不同分子具有不同的空间构型，这些构型对分子的性质有着重要影响。
例如，甲烷分子为正四面体结构，具有对称性，使其在常温下不易与其他物质发生化学反应；水分子为V形结构，具有极性，使其在自然界中广泛存在。
六、实验结论1. 本实验成功搭建了甲烷、水、二氧化碳、氨等分子的模型，直观地展示了分子的空间构型；2. 通过观察和分析分子模型，加深了对分子结构、性质的理解；3. 培养了学生的动手能力和团队协作精神。
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==分子模型实验报告篇一：DNA结构模型搭建实验报告讲义实验原理:通过搭建DNA分子模型，可以加深对DNA分子双螺旋结构以及碱基配对原则的理解和认识。
在搭建模型之前，首先回顾一下双螺旋结构的一般特征。
由脱一分子的脱氧核糖、一份子磷酸和一份子碱基组合成脱氧核苷酸，再将不同碱基的脱氧核苷酸依次连接起来，就可制成DNA分子中的一条多核苷酸链。
在制作DNA分子中的另一条多核苷酸链时，一定要遵循碱基配对原则。
最后，将两条多核苷酸链并排对齐，并向右旋转，使螺旋的螺距为10对碱基，就能制成一个DNA分子的双螺旋结构模型。
注意事项：1、制作的双链是不是只有一种结构？显然不是，我们说过脱氧核苷酸的排列顺序、数量、种类都会影响DNA的结构。
2、通过制作脱氧核苷酸发现，只有四种脱氧核苷酸。
3、不同的连接方式会产生多种多样的DNA结构，这样证明了DNA结构的多样性。
实验步骤：1．将一个球形塑料片(代表磷酸)和一个长方形塑料片(4种不同颜色的长方形塑料片分别代表4种不同的碱基)，一个五边形的塑料片 (代表脱氧核糖)连接起来,制成一个脱氧核苷酸。
用同样的方法制作一个个含有不同碱基的脱氧核苷酸模型。
2．将若干个制成的脱氧核苷酸模型，按照顺序依次连接起来（磷酸和五碳糖之间形成磷酸二酯键），这样就制作好了DNA分子中的一条多核苷酸链A。
按同样方法制作好DNA的另一条多核苷酸链B (注意碱基的顺序及脱氧核苷酸的方向)，然后再按照碱基互补配对原则把两条链连接起来（碱基之间是以氢键相连）。
3．双手分别提起硬塑方框，拉直双链，向右旋转一下，即可得到一个DNA分子的双螺旋结构模型。
4．记录你的DNA分子模型中两条多核苷酸链的碱基序列。
并与其他实验小组模型的碱基序列作对比。
注意事项：1、连接一条链后，就记录自己的核苷酸顺序，称为A链；然后写出自己的另外一条B链的核苷酸的排列顺序，再搭建另外一条B链。
分子模型操作实验报告
分子模型操作实验报告分子模型操作实验报告摘要：本实验旨在通过分子模型操作，深入了解分子结构和化学键的形成。
通过实验操作，我们对分子模型的构建和分子间相互作用有了更深入的理解，并通过实验结果验证了一些化学原理。
引言：分子模型是一种用于可视化分子结构的工具，通过模拟真实分子的形状和键的连接方式，帮助我们更好地理解分子间的相互作用和化学反应。
本实验中，我们使用塑料球和棍子构建分子模型，并通过操作模型来观察分子的结构和性质。
实验步骤：1. 准备工作：准备所需的塑料球和棍子，根据实验需要选择不同颜色的球和棍子，以区分不同原子和键的类型。
2. 构建分子模型：根据给定的化学式或分子结构，使用球和棍子按照正确的键连接方式构建分子模型。
3. 观察分子结构：观察分子模型的形状、原子间的距离和键的角度，了解分子的空间构型和立体结构。
4. 操作分子模型：通过操作分子模型，改变原子的位置或键的角度，观察分子结构的变化和对应的性质变化。
5. 模拟化学反应：根据给定的化学反应方程式，通过改变分子模型中原子的位置和键的连接方式，模拟化学反应的进行过程。
6. 分析实验结果：根据实验观察和模拟化学反应的结果，分析分子结构和化学键对分子性质的影响。
实验结果和讨论：通过实验操作和观察，我们发现分子的形状和结构对其性质具有重要影响。
例如，分子中原子的位置和键的角度改变，可能导致分子的立体异构体形成，从而影响分子的化学活性和反应性。
此外，我们还发现不同类型的化学键（如共价键和离子键）对分子的稳定性和物理性质有不同的影响。
在模拟化学反应过程中，我们观察到分子模型中原子的位置和键的连接方式的改变，可以模拟化学反应中的键的形成和断裂过程。
通过这种方式，我们可以更直观地理解化学反应的机理和过程，并预测反应的产物和副产物。
结论：通过分子模型操作实验，我们深入了解了分子结构和化学键的形成。
通过实验操作和观察，我们对分子的形状和结构对其性质的影响有了更深入的理解。
武汉大学分子模拟实验设计实验
武汉大学化学与分子科学学院《分子模拟实验》实验报告设计实验——有关消去反应的探究指导老师：侯华姓名：陆文心专业：化学弘毅班学号：2012301040179日期：2015年1月8日（周四下午）一、背景介绍消去反应（elimination ）是有机化学中一类常见的反应，根据机理的不同，主要可分为E1（单分子消去反应）、E2（双分子消去反应）和E1cb （单分子共轭碱消去反应）等类型。
它作为一类常见而常用的反应，其机理很早就被研究出来。
本实验旨在从计算化学的角度，利用已掌握的Chem3D 软件功能，结合本学期所学的一些分子模拟实验相关知识，对一个典型的消去反应：CH 3CH 2Br ——→OH -CH 2=CH 2 + HBr作出相关探究。
二、主要问题（1）资料显示，该反应属于E2反应。
设计出此反应的过渡态，并通过比较过渡态与原始构型，说明该反应的过程。
（2）绘出此反应的反应途径，计算活化能及反应热。
（3）探究溶剂（水、乙醇、甲苯）对此反应的影响。
（4）作出反应物CH 3CH 2Br 的红外及拉曼光谱，比较并分析二者的异同。
三、实验方案1. 过渡态的优化根据反应机理，氢氧根离子进攻与溴原子相连的碳原子邻位的碳原子，同时保证与溴原子处于“反式共平面”的位置关系。
由于该反应为双分子消去反应，氢原子与溴原子的离去是同时发生的，故可设计出反应的过渡态。
优化方法选用最常用的HF，关键在于基组的选择。
常用的为6-31，由于此反应物中含有重原子Br，为保证计算结果的准确性，使用弥散函数sp；由本学期所学的知识，在不确定壳层性质的情况下，优先选用RO（Restricted Open-Shell）。
故选用理论水平为ROHF/6-31++G(d)。
过渡态中氢氧根离子所带电荷为-1，故过渡态的净电荷为-1。
综上所述，相关设置界面如下：优化完毕，应计算频率，若只有一个虚频率，才可判断此过渡态为真正的过渡态。
2. 反应途径的绘制与热力学量的计算由Optimize to Transition State可得出过渡态的能量。
武汉大学分子模拟实验作业综合实验
Spectral Analysis:
Vibration 1: Frequency = -920.48 T-Dipole = 0.5510 Travel = 0.0846 Reduced Masses = 2.3325 Effective Masses = 10.2247
114.911
HOMO-4
-22.024
-31.921
-19.809
LUMO+11
74.281
HOMO-5
-22.41
-43.94
-20.395
LUMO+10
237.766
70.667
HOMO-6
-26.313
-21.054
LUMO+9
206.472
60.713
HOMO-7
-28.079
-21.781
2、构象搜索与分子间长程相互作用
（1）计算丁二烯分子绕CCCC二面角转动的构象，确定稳定构型，并计算内转动的能垒高度
内转动能垒高度计算：
E(-100 °)= 8.66 kcal/mol
E(100 °)= 8.68kcal/mol
E(0°)= 2.27kcal/mol
能垒高度：
ΔE1=8.66-2.27= 6.39kcal/mol
C2H4---HOMO= -17.603 eVC2H4---LUMO= -0.416 eV
C6H10---HOMO= -14.873 eVC6H10---LUMO= -1.484 eV
分子轨道能量
C4H6/eV
C2H4/eV
C6H10/eV
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综合实验报告2011301040057 化基三班杨丽引言：为了复习本学期所学过的一些分子模拟实验的基本操作，我运用在分子模拟实验课堂上学习到的理论原理和计算方法试着对Diels-Alder反应进行了理论上的研究。
选取的是最常规的乙烯与丁二烯的D-A反应。
通过对D-A反应的从头算模拟，我更加系统的理解和掌握了分子模拟的基本原理及方法；初步学会了如何应用化学计算软件处理实际化学问题。
实验内容：一、反应物和产物的电子结构为了探究乙烯与丁二烯电子结构对反应的影响，我采用了Chem3D中的“surface”模块对反应物及产物作了分子轨道模拟、静电势模拟以及总电子密度模拟。
结果与分析如下。
乙烯GAMESS Job: Minimize (Energy/Geometry) RHF/6-31G(d)Finish @ energy = -48965.597501 Kcal/Mol (-78.031711 Hartrees)Wire-frame ball-stick cylindrical bonds space fillingChargesC -0.080 [C(1)] C -0.080 [C(2)] H 0.040 [H(3)] H 0.040 [H(4)] H 0.040 [H(5)] H 0.040 [H(6)]HOMO= -17.645 ev LUMO= -0.282 ev total charge density molecular electrostatic potential1,3-丁二烯GAMESS Job: Minimize (Energy/Geometry) RHF/6-31G(d)Finish @ energy = -97209.583899 Kcal/Mol (-154.913461 Hartrees)Wire-frame ball-stick cylindrical bonds space fillingChargesC -0.114 [C(1)] C 0.004 [C(2)] H 0.039 [H(3)]H 0.038 [H(4)] H 0.004 [H(5)] C 0.033 [C(6)]H -0.115 [H(7)] C 0.033 [C(8)] H 0.039 [H(9)] H 0.039 [H(10)]HOMO= -15.068 ev LUMO= -3.719ev total charge density molecular electrostatic potential环己烯GAMESS Job: Minimize (Energy/Geometry) RHF/6-31G(d)Finish @ energy = -146221.8807 Kcal/Mol (-233.019592 Hartrees)Wire-frame ball-stick cylindrical bonds space filling ChargesC -0.059 [C(1)] C -0.059 [C(2)] H -0.073 [H(3)] C -0.073 [C(4)]C -0.082 [C(5)] H 0.030 [H(6)] H -0.082 [H(7)] C 0.030 [C(8)]H 0.052 [H(9)] H 0.052 [H(10)] H 0.052 [H(11)] H 0.052 [H(12)]H 0.040 [H(13)] C 0.040 [C(14)] H 0.040 [H(15)] H 0.040 [H(16)]HOMO= -14.895 ev LUMO= 1.618 ev total charge density molecular electrostatic potential从分子轨道的对称性来看，乙烯的HOMO轨道关于镜面呈对称，LUMO反对称，丁二烯的HOMO反对称，LUMO 对称，环己烯HOMO对称，LUMO反对称。
如果乙烯提供LUMO，丁二烯提供HOMO分子轨道对称性是匹配若乙烯提供HOMO丁二烯提供LUMO对称性也是匹配的。
因此将他们的轨道能量按能级次序排列为：-17.645 ev-15.068 ev从能级图可以看出乙烯提供LUMO，丁二烯提供HOMO是能极差更小，所以更有利于加成反应。
理论上环己烯HOMO的能量应该比1,3-丁二烯的HOMO低但系由于计算误差的存在使得环己烯能级能量稍高，这是由于环己烯并不是共轭体系，因此在计算π电子轨道时，并不完全准确，误差很大。
ethylene cyclohexene butadieneHOMOLUMO-0.282 ev-3.719ev-14.895 ev1.618 ev从电性上分析，两个反应物分子在相互靠近时电性相同，互相排斥，因此不利于加成反应。
综上，乙烯与丁二烯在轨道匹配性上是有利于反应的，但在电学性质上对反应不利。
两者综合起来造成了乙烯与丁二烯间的D-A反应条件比较苛刻。
二、构想搜索与分子间长程相互作用为了研究乙烯分子与丁二烯分子靠近时的能量变化我首先进行了建模，再采用Chem3D中的Dihedral driver模块探究了能量与接触面以及接触面间距离的关系。
结果及分析如下。
(1)丁二烯分子绕CCCC二面角转动的构象稳定构型为能垒一：{E(-180°) } - 11.27 kcal/mol + 52.17 kcal/mol {E(-90°)} = 40.90 kcal/mol能垒二：{E(0°)} - 12.80 kcal/mol+52.17 kcal/mol {E(90°) } = 39.37 kcal/mol(2)扫描3D势能面初始模型势能面图及表格有势能面图可得最低能量作用点为：量最低。
由势能面图以及势能曲线图可得平衡距离为0.446Å，势能垒高度203495.2+(-48965.600362 - 97209.526939)=57320kcal/mol这个结果显然是不合理的，这与计算软件的精确度有极大关系，与Lennard Joness 函数匹配度低，使得拟合数据出现严重偏差，解决问题的最好办法是提高软件的模拟精度。
断面的存在也使得拟合难度增大。
三、反应途径计算：为了研究反应途径我采取了多种计算能量的方法，主要有GAMESS中的HF/6-31G（d）和Mopac中的PM3，同时还研究了溶剂对反映的影响。
（1）反应热计算乙烯：ZPF= 34.369513 KCAL/MOL H= 36.829 KCAL/MOL S= 54.843 cal/(mol K) E= -48965.600362 Kcal/Mol H298K-H0K=36.829 KCAL/MOL - 34.369513 KCAL/MOL = 2.46 KCAL/MOLE(C)= -23645.077286 Kcal/MolE (H) = -312.645612 Kcal/MolΔHΘf,0k(C2H4)=2x169.98+4x51.63-2x(-23645.077286 Kcal/Mol)-4x(-312.645612 Kcal/Mol)+(-48965.600362 Kcal/Mol) +34.369513 KCAL/MOL =155.97KCAL/MOLΔHΘf,298 k(C2H4)=155.97KCAL/MOL + 2.46 KCAL/MOL-（2x0.25+4x1.01) KCAL/MOL=153.92KCAL/MOLΔGΘf,298 k(C2H4)=153.92KCAL/MOL-298.15x（54.829-2x1.36-4x15.6)/100Kcal/mol=156.89kcal/mol1,3-丁二烯ZPF= 57.272926 KCAL/MOL H= 60.264 Kcal/Mol S= 64.626 cal/(mol K) E= -97209.526939 Kcal/MolH298K-H0K=60.264 Kcal/Mol - 57.272926 KCAL/MOL =2.99 KCAL/MOLE(C)= -23645.077286 Kcal/MolE (H) = -312.645612 Kcal/MolΔHΘf,0k(C4H6)=4x169.98+6x51.63-4x(-23645.077286 Kcal/Mol)-6x(-312.645612 Kcal/Mol)+(-97209.526939 Kcal/Mol)+57.272926 KCAL/MOL =293.56KCAL/MOLΔHΘf,298 k(C4H6)=293.56KCAL/MOL + 2.99 KCAL/MOL-（4x0.25+6x1.01) KCAL/MOL=289.49KCAL/MOLΔGΘf,298 k(C4H6)=289.49KCAL/MOL-298.15x（64.626 -4x1.36-6x15.6)/100Kcal/mol=299.75kcal/mol环己烯ZPF= 98.595069 KCAL/MOL H=102.418 KCAL/MOL S= 72.608 cal/(mol K) E= -146221.885759 Kcal/MolH298K-H0K=102.418 KCAL/MOL -98.595069KCAL/MOL = 3.823 KCAL/MOLE(C)= -23645.077286 Kcal/MolE (H) = -312.645612 Kcal/MolΔHΘf,0k(C6H10)=6x169.98+10x51.63-6x(-23645.077286Kcal/Mol)-10x(-312.645612Kcal/Mol)+(-146221.88575 Kcal/Mol) + 98.595069 KCAL/MOL =409.77KCAL/MOLΔHΘf,298 k(C6H10)=409.77KCAL/MOL + 3.823 KCAL/MOL-（6x0.25+10x1.01) KCAL/MOL=402.003KCAL/MOLΔGΘf,298 k(C6H10)=402.003KCAL/MOL-298.15x（72.608 -6x1.36-10x15.6)/100Kcal/mol=429.299kcal/mol反应的焓变为：ΔHΘr,298 k=402.003KCAL/MOL-289.49KCAL/MOL-153.92KCAL/MOL= -41.4Kcal/mol焓变是负值，与实验测量值(-39.6±1) kcal/mol相比十分相近，说明模拟计算的能量精度比较高。