复习题 - 副本讲解

1、写出求解分子轨道的一般步骤。

2、对C原子1S2S2P，用3-21g共需要多少高斯函数（GF）？

3、如何用量子化学方法判断分子是稳定结构还是过渡态？（提示：是否有负频率）

4、分子的振动模式数目如何判断？（提示：3N-6或3N-5)

为非线性分子。

5、安装G09W和Gaussview软件计算一个H2O的稳定构型和振动光谱，并与实验结构对比。

答：①计算稳定构型：设置参数如下：Job Type：Opt+Freq Method：Ground State→DFT

Basis Set：6-31G其他参数不变，进行开始计算，计算完后再工具栏中打开Result→Summary，若Imaginary Freq内为0，则认定结果为稳定构型，计算出来之后O-H键长为97.587pm与实验结果97pm极其接近，水分子键角108.28876°与实验结果104.5°非常接近。

6、试用G09W，B3LYP/6-31G 从头计算法计算说明二氯乙烯三种异构体结构稳定次序。

答：①先构建所需要的分子，注意键角键长；

②设置参数如下：Job Type：Opt+Freq

Method：Ground State→DFT→Restricted→B3LYP

Basis Set：6-31G其他参数不变，开始计算；计算完后再工具栏中打开Result→Summary，若Imaginary Freq内为0，则认定结果为稳定构型，在查看Energy栏目记下该稳定构型下能量，需要

转换单位，1Hartre=27.2116eV，1eV=23.05kcal/mol。按照前面的方法分别计算另外两种构型的稳定构象，得到计算能量，能量最低则为最稳定，对比结果的稳定性：2>1>3。

7、简述量子化学方法的特点，简述量子化学方法的优缺点答：特点：(1)基于量子力学对分子的薛定谔方程求解；

(2)不需要除基本常数外的参数，具有普适性；

(3)可研究化学反应，电子转移，电子极化；

(4)研究的体系较小，通常原子数小于100。

优点：(1)不需要参数，具有普适性；

(2)可研究化学反应，电子转移与极化；

(3)可研究分子的激发态，紫外吸收电子光谱。

缺点：(1)计算量大，适用于小分子体系；

(2)比分子力学方法抽象，难于理解。需要较多的数学和物理基础。

8、用TDDFT方法计算H2O分子的电子吸收光谱

(B3LYP/3-21G)。写出计算过程与步骤，讨论对应最强吸收

峰的的电子转移、和分子轨道

答：①首先计算H2O的稳定构型，方法用B3LYP/3-21G计算；

②在稳定构型的基础上计算电子吸收光谱，参数如下：

Job Type：Energy

Method：TD-SCF→DFT→Restricted→B3LYP

Basis Set：3-21G

Solve for More States，N=6(默认)

State of Interest，Root=1(默认)

Solvotion：None Guess：default并删除Addition keywords中内容，开始计算，计算出来后打开工具栏中Result→UV-VIS得到你所要的电子吸收峰；

③打开工具栏Result→View file查看最强吸收峰强度的轨道，经查看，最强吸收峰强度f max=0.5176，轨道在3 -> 6；接着打开CHK 文件，点击MO Editor，选取轨道3 -> 6，再选择Visualize→Update 得到分子轨道。

9、用B3LYP/3-21G计算下面反应的过渡态。书写一份报告（包括步骤，构建坐标，判别过渡态，计算活化能和结果）

答：①先建立3个构造页，第一页构造分子为反应物构象，第二页为产物构象，第三页为过渡态构象，并注意分子的键长以及分子间距离；

②然后开始设置参数，Job Type：Opt+Freq

Optimize ti a：Ts(QST3)

Calculate Force Constants：Once

Method：Ground State→DFT→Restricted→B3LYP

General：

，参数如下：Job Type：

Force Constants：Calculate once Compute more points，N=30 Guess：Default Solvation：None并将Additional keywords中内容删除，开始计算，计算完成后，打开工具栏Result→IRC/Path 观察反应机理；

④在IRC中，我们可以得到最高能量的值，只要得到最低能量值便可知道活化能；将曲线最左边的点显示的分子构象复制到新的构造框内进行构型优化得到最低能量，再用最高能量减去最低能量，所得的值便为反应活化能。

10、力场定义，力场包括那些能量项。分子力学的特点。

答：力场定义：力场一种矢量场，其中与每一点相关的矢量均可用一个力来量度

能量项包括：键能项：键长伸缩能、键角弯曲能、扭转能；

非键能项：范德华势、静电相互作用、氢键。

11、MC方法的定义和优缺点，MC方法的基本步骤。

12、 如何由泰勒展开式得到Verlet 算法？分子动力学模拟的一

般步骤？

答：算法：根据时间t 算出t+dt 时的位置r(t+dt)和速度v(t+dt) 先把对应时间t+dt 的位置r(t+dt)用泰勒公式展开：

()()()()21...2r t t r t v t t a t t δδδ+=+++

同事把对应时间t-dt 的位置r(t-dt)也用泰勒公式展开：

()()()()21...2r t t r t v t t a t t δδδ-=-++

将两个式子相加得到：

()()()()()()()()()()22222...

2..

r t t r t t r t a t t O t r t t r t r t t a t t O t δδδδδδδδ++-=++⇒+=--++

两个式子相减得到： ()()()()()2()2r t t r t t v t

t

r t t r t t v t t δδδδδδ+--=+--⇒=