烷烃小分子溶剂化自由能的快速计算
标准生成自由能
标准生成自由能
标准生成自由能的计算需要考虑反应物和生成物的摩尔数、温度、压力等因素。
在标准状态下，温度为298K，压力为1 atm。
标准生成自由能的计算公式为ΔG° = ΔH° TΔS°，其中ΔH°为反应的标准焓变，ΔS°为反应的标准熵变，T为温度。
ΔG°的正负值代表了反应的驱动力，当ΔG°为负时，反应是自发进行的；当ΔG°为正时，反应是不自发进行的；当ΔG°等于零时，反应处于平衡状态。
标准生成自由能的计算可以帮助我们预测化学反应的进行方向和速率。
在实际应用中，我们可以利用标准生成自由能来优化化学工艺、设计新的合成路线、评估环境中的化学反应等。
通过计算和比较不同反应的标准生成自由能，我们可以选择最经济、最环保的化学反应路径，从而实现资源的高效利用和环境的可持续发展。
除了在化学工程领域中的应用，标准生成自由能在生物化学和环境科学中也具有重要意义。
在生物化学中，标准生成自由能的计算可以帮助我们理解生物体内各种代谢反应的进行方式和条件。
在环境科学中，标准生成自由能的计算可以帮助我们评估大气、水体和土壤中的化学反应，从而更好地保护环境和预防污染。
总的来说，标准生成自由能是一个重要的热力学概念，它在化学工程、生物化学、环境科学等领域中都具有重要的应用价值。
通过对标准生成自由能的计算和应用，我们可以更好地理解和控制化学反应的进行，实现资源的高效利用和环境的可持续发展。
希望本文对标准生成自由能有所了解的读者有所帮助。
自由能计算公式范文
自由能计算公式范文自由能（Free Energy）是描述热力学系统的一种性质，它是在恒温、恒容等条件下，系统的总能量中不可利用于做功的那部分能量。
自由能的计算可以通过吉布斯自由能（Gibbs Free Energy）和哈密顿量（Hamiltonian）两种方法来进行。
1.吉布斯自由能的计算吉布斯自由能是描述在恒温恒容的条件下，系统中可利用于做功并产生化学反应的能量。
吉布斯自由能可以通过以下公式进行计算：G=H-TS其中，G表示吉布斯自由能，H表示焓（Enthalpy），T表示温度，S表示熵（Entropy）。
焓和熵可以通过实验或计算得到，温度一般是已知的，因此通过以上公式就能计算得到吉布斯自由能。
2.哈密顿量的计算哈密顿量是描述量子力学体系的总能量，在量子力学中可用于描述原子、分子等微观粒子的性质。
哈密顿量的计算可以通过以下公式进行：H = ∑(pi²/2m + V(q1, q2, ..., qn))其中，H表示哈密顿量，∑表示对所有粒子的求和，pi表示粒子的动量，m表示粒子的质量，V表示粒子的势能，q1, q2, ..., qn表示粒子的位置坐标。
通过这个公式，可以计算得到系统的哈密顿量。
在实际应用中，计算自由能的方法通常是通过分子动力学模拟、量子力学计算等方法来进行。
例如，使用分子动力学模拟可以通过模拟系统的动力学行为，然后根据模拟结果计算系统的吉布斯自由能。
而使用量子力学计算可以通过计算系统的能级结构、波函数等信息，然后根据这些信息计算系统的哈密顿量。
需要注意的是，自由能的计算在实际应用中可能会受到一些限制和假设条件的影响。
例如，计算中可能需要对系统进行一些简化，或者忽略一些因素的影响。
因此，在实际计算中需要根据具体情况来选择合适的方法和模型，以得到较为准确的结果。
溶剂化效应的理论研究计算模型 (1)
文献综述题目：溶剂化效应的理论研究计算模型作者:xxx班级:xxx学号:xxx日期:2014年5月21号溶剂化效应的理论研究计算模型摘要本文概述了研究溶剂效应计算模型,到目前的溶剂效应的研究进展和研究现状。
介绍了溶剂化效应和描述溶剂效应的一些参数，以及几种重要的溶剂化模型，并分别介绍了基于不同的模型而发展的不同的理论计算方法。
关键词溶剂化效应计算模型综述一、溶剂化现象在溶液中，溶质被溶剂分子包围的现象称为溶剂化，溶剂化作用是溶剂分子通过它们与离子的相互作用，而累积在离子周围的过程。
该过程形成离子与溶剂分子的络合物，并放出大量的热。
溶剂化作用改变了溶剂和离子的结构。
以水溶液为例，其中一个离子周围水的结构模型如图1所示。
图1图中A为化学水化层，该层中由于离子和水偶极子的强大电场作用，使得水分子与离子结合牢固，因而失去平动自由度，这一层水分子和离子一块移动，且水分子数不受温度影响;B为物理水化层，该层水分子也受到离子的吸引，但由于距离较远，吸引较弱，水分子数随温度改变;C为白由水分子层，该层水分子不受离子电场影响。
溶剂不能被单纯宏观地看成一种以密度、介电常数和折射率等物理常数表示特性的连续介质，而应把它看成是单个相互作用的溶剂分子所组成的不连续的介质。
在溶剂及溶液中各质点之间的相互作用，一方面用气体动力学理论的定律处理则太大，而另一方面，如用固体物理的定律来处理则又太小。
溶剂既不是一种使被溶解物在其中扩散以达到紊乱而又均匀分布的惰性介质;也不是象晶体那样具有某种规则结构的介质。
因此气体和晶体两种可能的模型都不能不加限制地应用于溶液。
由于相互作用的复杂性，有关液体的结构，人们所知甚少，甚至最重要的溶剂一水，其内部精细结构的研究也仍然是目前探索的课题frl。
人们提出过许多不同的模型用来描述水的结构，但是所有这些模型均未能圆满地描述水的物理一化学性质和解释水的异常特性。
因此，用实验和理论方法研究液体的结构和相互作用，是物理化学中最为艰巨的任务。
结合自由能的计算
结合自由能的计算一:自由能计算简介基于结构的药物设计方法有多种多样，包括分子对接、数据库搜索以及从头设计等等，但是它们最终往往都面临一个同样的问题就是药物分子活性的评价。
许多药物和其它生物分子的活性都是通过与受体大分子之间的相互作用表现出来的，所以受体和配体之间结合自由能(bindingafinity)评价是基于结构的计算机辅助药物分子设计的核心问题。
精确的自由能预测方法能够大大提高药物设计的效率。
在过去的20年中，随着受体一配体相互作用的理论研究以及计算机辅助药物分子设计方法的快速发展，自由能预测方法的研究受到了越来越多的关注。
在配体(包括药物)和受体的相互作用过程中，牵涉到两类相互作用，即非键相互作用和共价相互作用。
非键相互作用包括静电相互作用、范德华相互作用以及氢键相互作用等等，这些相互作用都可以通过力场计算进行比较简单的表达;而共价相互作用则牵涉到化学键的断裂和生成，需要用量子力学的方法进行考察。
在药物分子和受体的相互作用时，一般只牵涉到非键相互作用.而共价相互作用只存在少数体系中。
根据热力学原理，结合自由能和结合常数K,存在定量的关系:ΔG=-RTlnK自由能的计算方法主要可以分为三类:第一类方法包括自由能微扰(FreeEnergyPerturbationFEN和热力学积分(ThermodynamicIntegration.TI)方法。
这类方法是最为经典的方法，为大家所广泛接受。
这类方法从原理上比较严格，计算结果也较为精确.但需要长时间的数据采集，对计算体系有严格的限制，只能适合较为简单的情况，因此在药物设计中还没有达到实用化的阶段。
第二类方法包括一系列基于经验方程的计算方法，这类方法把结合自由能分解为不同的相互作用能量项，通过一组训练集并利用统计方法来得到自由能计算的经验公式。
这类方法取样简单，计算量小，在药物设计中应用较多。
但这类方法得到的经验公式很依赖于训练集的选择，对不同的体系具有不同的预测能力。
小分子烷烃在TON沸石上吸附性能的计算机模拟
小分子烷烃在TON沸石上吸附性能的计算机模拟李智;孙孝敏;彭程【期刊名称】《石油学报（石油加工）》【年(卷),期】2010(026)001【摘要】采用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法模拟计算了甲烷、乙烷和丙烷在TON 沸石上的吸附等温线,计算结果与实验结果吻合较好.在此基础上,模拟了甲烷、乙烷和丙烷在TON中的吸附位、吸附能以及混合气体的吸附等温线.结果表明,3种短链烷烃在TON沸石的吸附位均在TON沸石的10-元氧环中.在273 K时,丙烷在TON上的吸附能绝对值远大于甲烷和乙烷;在773 K时,3种气体的吸附能绝对值相同.3种气体吸附能绝对值几乎均小于100 kJ/mol,说明它们在TON上的吸附是物理吸附.了解单组分气体以及混合气体在TON沸石上的吸附特性,对应用TON沸石分离气体的技术提供了有益参考.【总页数】6页(P147-152)【作者】李智;孙孝敏;彭程【作者单位】长沙理工大学,水利工程学院,湖南,长沙,410000;山东大学环境工程研究院,山东,济南,250100;中国科学院,上海应用物理研究所,上海,201800【正文语种】中文【中图分类】TE65【相关文献】1.己烷在沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8、ZIF-67上的吸附性能研究 [J], 陈乐;胥平平;张致慧;陈群;何明阳2.己烷在沸石咪唑酯骨架材料ZIF-8、ZIF-67上的吸附性能研究 [J], 陈乐;胥平平;张致慧;陈群;何明阳;3.小分子烯烃在丝光沸石上吸附的分子模拟 [J], 王巍4.ZnZSM—5沸石上某些环烷烃芳构化性能的研究 [J], 王绪绪;李宣文5.正己烷／异辛烷在沸石咪唑酯骨架材料(ZIFs)上的动态吸附性能研究 [J], 范伟;陈乐;张致慧;何明阳因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
化学反应的自由能变化计算
化学反应的自由能变化计算自由能是衡量化学反应是否可逆进行的指标之一，通过计算反应的自由能变化可以了解反应的热力学性质。
本文将介绍化学反应的自由能变化计算的基本原理和方法。
一、自由能的定义自由能（G）可以被定义为系统的内能（U）减去温度（T）与系统的熵（S）的乘积，即G = U - TS。
其中，内能是系统的总能量，温度代表系统的热力学状态，熵则表示系统的混乱程度。
二、自由能变化的条件在恒温恒压下，化学反应的自由能变化（ΔG）可以通过以下公式计算：ΔG = ΔH - TΔS。
其中，ΔH为反应的焓变，表示反应释放或吸收的热量；ΔS为反应的熵变，表示反应前后系统的混乱程度的变化；T为温度。
三、计算自由能变化的步骤1. 确定反应的平衡方程式，并得到反应物和生成物的摩尔数。
2. 查找反应物和生成物的标准生成自由能（ΔG°）值。
标准生成自由能是指在标准状态下，即1 mol/L浓度和1 atm压强下，物质生成的自由能变化。
3. 根据平衡方程式中的摩尔系数，计算出反应物和生成物的标准生成自由能变化（ΔG°）。
4. 根据ΔG°值和温度（T），计算反应的自由能变化（ΔG）。
可用公式ΔG = ΔG° + RTln(Q)进行计算，其中R为气体常数，T为温度，Q为反应物和生成物浓度的比值。
5. 判断反应的可逆性：当ΔG < 0时，反应是可逆的，当ΔG > 0时，反应是不可逆的，当ΔG = 0时，反应处于平衡态。
四、实例演练以氢气和氧气反应生成水为例，反应方程式为2H2(g) + O2(g) ->2H2O(l)。
根据这个反应方程式，考虑反应在298K时的热力学性质。
1. 查找氢气、氧气和水的标准生成自由能（ΔG°）值。
假设ΔG°(H2) = 0，ΔG°(O2) = 0，ΔG°(H2O) = -237.2 kJ/mol。
2. 根据摩尔系数计算标准生成自由能变化（ΔG°）。
化学热力学与自由能变化的计算与应用
化学热力学与自由能变化的计算与应用热力学是研究物质热力现象以及能量转化与传递的科学。
而化学热力学则是热力学在化学领域的应用，用于研究化学反应中能量的转化与变化。
在化学反应中，自由能变化是一个重要的物理量，它可以描述反应的方向和进行的可能性。
本文将介绍化学热力学中自由能变化的计算方法以及其在化学中的应用。
一、自由能的基本概念在化学热力学中，自由能是描述系统中能量状态的重要指标。
它由焓和熵组成，可以用来判断反应的进行方向和平衡的稳定性。
自由能变化ΔG是指体系从初始状态到最终状态的自由能的差值，可以通过下式计算得到：ΔG = ΔH - TΔS其中，ΔH表示焓变，T表示温度，ΔS表示熵变。
自由能变化ΔG的正负可以判断反应的进行方向：当ΔG<0时，反应是自发进行的，即放出能量；当ΔG>0时，反应不自发进行，即吸收能量；当ΔG=0时，反应处于平衡状态。
二、自由能的计算方法1. 标准自由能标准状态下，物质的自由能称为标准自由能，记作ΔG°。
标准自由能的计算需要利用标准焓变ΔH°和标准熵变ΔS°，计算公式如下：ΔG° = ΔH° - TΔS°标准焓变ΔH°和标准熵变ΔS°可以通过实验数据或者相关表格得到。
需要注意的是，标准自由能的计算需要考虑温度的影响，因此计算过程中需要确定温度值。
2. 反应物的自由能对于化学反应中的反应物，其自由能可以通过以下公式计算：ΔG = ΔG° + RTlnQ其中，ΔG为反应物的自由能变化，ΔG°为标准自由能变化，R为气体常数，T为温度，lnQ为反应物的反应系数的连乘积。
这个公式描述了反应物的自由能与标准自由能之间的关系。
三、自由能在化学反应中的应用1. 反应方向的判断根据自由能变化ΔG的正负可以判断反应的进行方向。
当ΔG<0时，反应是自发进行的，反应物转化为生成物；当ΔG>0时，反应不自发进行，生成物转化为反应物；当ΔG=0时，反应处于平衡状态。
自由能计算-2
θ 算出不同温度下的 f GNiO 如下
温度／K
θ f G NiO ／ J mol
-1
1023 －147470
1173 －134632
1273 －126052
1373 －117642
1423 －113367
例题
实验测得反应Nd2O2S（s）＝2［Nd］+2［O］+［S］在三个温度
θ 16 K Nd 9 . 33 10 2O2S
θ 14 K Nd 1 . 29 10 2O2S
下的标准平衡常数如下 1823K 1873K
θ lgK Nd － 15.03 2O2S
θ lgK Nd － 13.89 2O2S
由
θ θ θ GT HT TST
可得
θ θ θ θ GT HR HT HR θ ST T T
5.由吉布斯自由能函数求
GT HR T
称为自由能函数
fef
使用自由能函数计算化学反应的 r G θ时，首先需计算出产物与反应物 的 fef 差值 即 由
fef vi fefi
（ 3）
例题
已知
计算反应 2C
2 4 Cr2 O 3 (s) Cr 2CO(g) 的 G θ 与T的关系 r 3 3
-1 θ sol GC (22590 42.26T ) J mol
C(s) C1%
由 G 及 G 求 G 2. f sol r
解：由（3）式得
2 4 θ θ θ r G θ＝ sol G θ 2 G － 2 G G Cr f CO sol C f Cr2O3 3 3
应用ABEEM方法计算烷烃的分子能量
和 电负性 均衡原理 基础上 建立 了原子一 电负性均衡 方法 （ Ｅ Ｍ） ］ 此方法 能更准确 ， 省时计 算分 键 ＡＢ Ｅ ［ ， ６ 更 子 的电荷 分布． 利用精密量 子化学方 法来 正确 地预测大 分子复杂 多粒子 体系 的性 质是不可行 的 ， 而 这样 分子力场 方法就成 为必不 可少 的工具 ． 在分 子力 场发展 的过 程 中 ， 要求 分 子力 场具有 普适 性 和准 确性．
及 分子在反应 中的分子 能量打下 基础．
１ 计 算 方法
１ １ 理 论 模 型 ．
依据 密度泛 涵理论和 电负性均衡 原理 ， 原子一 电负性均衡 模型能 量表达 式为 ： 键
Ｅ ＝∑［ ＋ ｑ ＋ ∑∑ Ｅ 口 鲁 ＋ ］
ｉ ｉ 』 ≠
Ｖ
（ １ ）
早 期 的分 子力场 ， Ｃ 、 如 Ｆ ＭＭ１ ＭＭ２¨。、 ｃ 引、 ［ 。ＡＭＢ Ｒ １１ 、 ＨＡＲ Ｅ ｔｏ￣ Ｃ １２ ＭＭｃ 等 ， 只能 描 述有 限的几 种
元 素与一 些轨道杂 化的原子 ． 将原 子一 电负性 均衡 方法 与力 场相 结合 得 到 的 Ａ Ｅ Ｍ／ 键 Ｂ Ｅ ＭＭ 力 场 可 以 更 正确快 速地计 算 分 子 体 系 的具 体性 质 ， 如 用 以计 算 有 机 生 物 大 分 子 的 电荷 分 布 以及 分 子 总 能 例 量 【 ‘； ６ 此前杨 等人 曾利用 ＡＢ Ｅ 方法对烷 烃等有 机分子 的电荷 分布进 行 了计算 ， Ｅ Ｍ 并在 ＨＦ Ｓ －Ｇ ／ ＴＯ ３
关 键 词 ： Ｂ Ｅ 方 法 ； 烃 ； 子 能 量 ； 象能 Ａ Ｅ Ｍ 烷 分 构 中凰 分类 号 ： ４ ． ２ ０６ １ １ １ 文 献标 识 码 ： Ａ
在 电负性 均衡方法 中 ， ｒｉ 等人依 据密度泛 函理论 ， Ｍｏｔ ｒ ｅ 严谨 具体 地论 述 和定 义 了分 子 的整体 电负
能量转换与自由能的计算方法
能量转换与自由能的计算方法能量是物质存在的基本属性，是物体进行运动、发光、发热等各种物理和化学现象的根源。
在自然界中，能量的转换是无处不在的。
而自由能则是描述系统的能量状态的指标之一，它在化学反应、热力学等领域具有重要的应用。
本文将从能量转换和自由能的计算方法两个方面展开论述。
一、能量转换能量转换是物理学中的一个基本概念，它指的是能量在不同形式之间的相互转化。
一般而言，能量的转换可以包括以下几个主要形式：1. 动能转换：当物体进行运动时，它具有一定的速度和质量，根据动能公式E = mv²/2，可以将物体的动能转化为其他形式的能量，例如热能、电能等。
2. 势能转换：物体在受力的作用下，具有一定的位移和位置，根据势能公式E = mgh，可以将物体的势能转化为其他形式的能量。
例如，水储存在高处具有重力势能，当水从高处流下时，重力势能转化为动能。
3. 热能转换：热能是物体分子热运动的能量，它可以将其他形式的能量转化为热能。
例如，燃料燃烧时，化学能转化为热能。
4. 电能转换：电能是电子的运动能量，当电流通过导体时，可以将其他形式的能量转化为电能，例如，太阳能电池将光能转化为电能。
二、自由能的计算方法自由能是描述系统在恒温、恒容、恒压条件下的可用能量。
它包括内能和对外界做功的能量。
1. 内能：内能是系统所有能量的总和，包括热能、势能、动能等。
根据内能公式ΔE = Q + W，内能的变化等于系统吸收的热量减去对外界做功的能量。
2. 对外界做功的能量：对外界做功的能量可以通过P-V图来计算。
当系统从初始状态到最终状态发生体积变化时，可以根据P-V图中的面积来计算。
3. 自由能：自由能包括内能和对外界做功的能量，可以通过自由能公式G = H - TS来计算，其中H是焓，T是温度，S是熵。
自由能越小，系统越稳定。
在实际应用中，我们可以通过测量或计算得到一系列的物理量，然后利用相应的公式来计算自由能。
以化学反应为例，我们可以通过测量反应物和产物的摩尔焓和熵的变化，然后代入自由能公式进行计算。
NAMD计算自由能
NAMD计算自由能CollegeofChemitry,ChemicalEngineeringandMaterirlScience,Sooc howUniverity前言:自由能的求算是分子模拟中最重要,也是最困难的工作之一.重要是因为.本文介绍了4种常用的计算自由能的方法,并详细讲述了各种方法的具体实现.计算生化体系的自由能主要有如下4种方法，这些在namd中都已得到实现1probabilitydenitie,2nonequilibriumwork,3freeenergyperturbation(FEP),4thermodynamicintegration(TI)在namd2.7版中对自由能的module进行了大幅度改进，可以使用复杂的collectivevariable进行probabilitydenitie,计算,从而实现在键角,二面角,RMSD等各种构象指标变化下的PMF。
而在2.6版本中仅能实现距离变化时候的PMF,本文只介绍2.6中probabilitydenitie的方法，就是ABF。
FEP和TI在思想和运行方式上极为相似，只是自由能的定义和处理方法略微不同。
在namdug2.7中，两种方法是放在一起介绍的，本文中也是放在一起介绍。
本文所用教程主要有(1)NAMDug2.6/2.7(2)Stretching10Ala:的还有伞形取样(umbrellaampling,US)和WHAM.该方法的基本公式为下式，此处P即为在某点处发现例子的概率A1lnPA0这个方法涉及到当某点势垒过高式，取样很少甚至取不到样，可以采用给粒子加一个biaforce，使之可以到达高势垒区。
具体的处理方法本文不介绍，ABF方法在US基础上发展而来,在namd计算ABF时候,US并不是必选选项。
下面给出的例子是ABF-Mar2022中，10个ALA的多肽（10Ala）从alpha螺旋到拉伸成单链过程中的自由能变化，体系在气相中共104个原子非常适合(现在)研究各种自由能方法。
化学反应与自由能计算方法
化学反应与自由能计算方法化学反应是指物质间发生的化学变化，其中涉及到能量的转化。
而自由能则是描述了化学反应在一定条件下的能量转化的趋势。
本文将介绍化学反应的基本概念和自由能的计算方法。
一、化学反应的基本概念化学反应是由反应物转变为生成物的过程，反应物与生成物之间的化学键被断裂和形成，从而导致原子或分子之间的排列方式发生改变。
化学反应可以分为吸热反应和放热反应两种类型。
1. 吸热反应：在反应过程中，吸收了外界的热量，反应物的总内能增加，因此能量在反应物到生成物的转化过程中增加。
典型的吸热反应是燃烧反应。
2. 放热反应：在反应过程中，释放出热量，反应物的总内能减小，因此能量在反应物到生成物的转化过程中减少。
典型的放热反应是酸碱中和反应。
化学反应的方向性可以通过自由能变化来预测。
自由能表示了化学体系的熵变和焓变之间的关系。
二、自由能计算方法自由能变化（ΔG）可以通过以下公式计算：ΔG = ΔH - TΔS其中，ΔH为焓变，T为温度，ΔS为熵变。
1. 焓变（ΔH）的计算：焓变表示了反应过程中热量的转变，可以通过反应物与生成物的热化学方程式来计算。
热化学方程式中的配平系数代表了摩尔比例，可以用来计算焓变。
2. 熵变（ΔS）的计算：熵变表示了反应过程中系统的混乱程度的变化。
可以通过计算反应物与生成物的熵差来确定。
与焓变不同，熵变的计算通常需要一些理论模型和实验数据支持。
3. 温度（T）的影响：温度对自由能变化有重要影响。
在常温下，温度为正，ΔG主要取决于焓变和熵变的大小关系。
ΔH的值越大，表示反应的放热性质越强，ΔS的值越大，表示反应的混乱度增加的程度越大，从而影响ΔG的大小。
三、应用举例以酸碱中和反应为例，假设反应为：HCl + NaOH → NaCl + H2O根据热化学方程式，可以计算出焓变为-55.9 kJ/mol。
而熵变在此例中通常需要通过理论模型和实验数据来计算。
假设在298 K的常温下，焓变为-55.9 kJ/mol，熵变为100 J/(mol·K)。
d+的气相自由能与溶剂化自由能
d+的气相自由能与溶剂化自由能气相自由能是热力学中一个重要的概念，它代表了物质在气态状态下的自由能大小。
而溶剂化自由能则是指溶质在溶剂中溶解时所伴随的能量变化。
两者在物理化学中有着重要的应用，尤其在描述溶解过程和气体溶解度方面起着关键作用。
首先，我们来看气相自由能。
自由能是描述了一个系统中能够执行功的能量，它可以由内能和系统的熵组成。
对于气态物质来说，其气相自由能表示的是当该物质处于气体状态时，与外界做功的能力。
气相自由能可以通过以下公式来表示：G = H - TS其中G表示气相自由能，H表示焓，T表示温度，S表示熵。
从这个公式中我们可以看出，气相自由能与系统的熵和焓有直接的关系。
当物质从液态或固态转变为气态时，其气相自由能会增加，这代表了气体状态的熵相比液体或固体更大。
因此，气相自由能在描述气态物质的性质和行为方面具有重要的意义。
而溶剂化自由能则是指溶质在溶剂中溶解时所伴随的能量变化。
当溶质溶解时，其分子与溶剂分子之间会发生相互作用，从而导致能量的变化。
溶剂化自由能可以通过以下公式来表示：ΔG溶= ΔG混- ΔG纯其中ΔG溶表示溶质在溶剂中溶解时的自由能变化，ΔG混表示溶质和溶剂混合时的自由能变化，ΔG纯表示纯净溶质和纯净溶剂的自由能变化。
从这个公式中我们可以看出，溶剂化自由能与溶质和溶剂之间相互作用的能量有关。
当溶质与溶剂之间的相互作用比溶质和溶剂分子间的相互作用更有利时，溶质的溶解是自发的，其溶剂化自由能为负值。
气相自由能与溶剂化自由能在物理化学中有着密切的联系。
在描述溶解过程时，可以将溶剂化自由能与溶质的化学性质进行结合，从而预测溶解过程中自由能的变化。
同样，气相自由能也可以用于描述气体的溶解过程。
对于不同的溶质和溶剂组合，其溶剂化自由能和气相自由能也会有所不同。
因此，通过研究和计算溶剂化自由能和气相自由能，可以更好地理解溶解过程和气体溶解度。
在实际应用中，气相自由能和溶剂化自由能也被广泛用于化学合成、催化反应、溶液化学等领域。
自由能计算实例
自由能计算实例
自由能计算实例
自由能是物理中常被提及的一个概念，它泛指多种物质物理量发生变化时所消耗掉的能量数值。
在分子物理中，自由能也被称为开放系统的能量，它分为系统内能量和系统间能量，计算自由能可以采用能量投射或者以热力学的方式完成。
下面，我们来介绍一下自由能计算实例。
首先是能量投射方法。
其原理是利用格林函数的幂级数展开，把复杂分子结构变化的全部能量连接到格林函数的正弦函数和余弦函数的一阶导数，由此计算出分子中的自由能。
其次是热力学的熵和热容模型，它是对能量投射方法的一种改进，它可以用来计算热力学性质。
热力学熵和热容模型把自由能表示成熵和势能两部分，其中熵是分子的随机动力学准则，而势能则是表征分子间挡力的势准则。
最后，自由能还可以从经典极限理论的角度来看。
根据这个理论，随着体系的温度或压力的增加，随着体系内活动粒子数目趋于无穷大，其自由能也会趋于相应的极限值。
因此，通过改变温度或压力，我们也可以估算出体系内部的自由能。
以上就是自由能计算实例文章，综上所述，自由能计算可以采取能量投射法，热力学熵和热容模型，以及经典极限理论等多种方法来计算和分析。
不仅可以应用于分子物理，也可以用于其他物理领域，是物理研究的重要基础理论之一。
第十二章 自由能计算
第十二章自由能计算在以前各章我们从多方面广泛的运用化学反应的自由能，以分析解决冶金过程中的某些问题。
本章我们将对自由能的计算方法综合的进行总结性的讨论。
§12-1化合物标准生成自由能一、用定积分法求化合物的标准生成自由能利用这个方法求生︒∆F，必须已知下列数据：1．化合物的298︒∆H；2．3．. 反应物（即在25 时稳定的单质元素）及产物（即化合物）的绝对熵298︒S4． 反应物及产物的热容C p 。
根据基尔霍夫（Kirchhof ）公式：pCdT Hd ∆=∆（12-1） ∴.⎰∆+∆=∆︒︒Tp TdTC HH298298（12-2）同样可以导出，⎰∆+∆=∆︒︒Tp TTdT C SS298298（12-3）∴⎰⎰∆-∆+∆-∆=∆=∆︒︒︒︒Tp Tp TTTdT C TdT C ST HHF298298298298（12-4）式（12-1）中，)()(r p r p p p p C C C νν∑-∑=∆式中:v —物质在反应方程式中的系数，亦即参加反应物质的克分子数； 下标p ——产物；下标r ——反应物。
由于22-'+++=Tc cTbT a Cp∴22-'∆+∆+∆+∆=Tc cTbT a Cp(12-6) 而rr p p a a aνν∑-∑=∆ (12-7)a∆、c ∆ 及c '∆等均可类推。
式（12-3）中，)(298)(298298r r p p SSS︒︒︒∑-∑=∆νν (12-8)可以看出，计算热容pC ∆及其温度系数a∆等，以及计算S ∆时，都要考虑反应式中物质的系数。
将式（12-6）的pC ∆代入式（12-4）中积分即可得TF ︒∆对T 的关系式。
但由于pC ∆在式（12-4）中必须代入两次，运算时比较麻烦，文献常采用分部积分法将式（12-4）改写成（12-9）或（12-10）：⎰⎰∆-∆-∆=∆︒︒︒Tp TTTdT C dTST HF298298298298（12-9）⎰⎰∆-∆-∆=∆︒︒︒Tp TTdTC TdT TST HF2982982298298（12-10）无论采用哪种公式，式（12-4）或（12-9）、式（12-10），积分后都得同样的式（12-11）：)(221298298-︒︒︒'∆+∆+∆+∆-∆-∆=∆Mc cMbMaMT S T H FT（12-11）式中：1298298ln-+=TT Mnn T n n TMnn nn298)1(298)1()1(-+++=+亦即，TT M2)298(21-=)29832982(612322⨯-⨯+=TTM2222982)298(2TT M⨯-=-式（12-11）称为∏-MaHBa p HeMR T公式。
自由能微扰法计算溶剂自由能
自由能微扰法计算溶剂自由能自由能微扰法（Free Energy Perturbation，FEP）是一种计算溶剂自由能的常用方法。
溶剂自由能是指将物质从一个介质转移到另一个介质时，由于溶剂分子与溶质分子之间的相互作用产生的能量差异。
通过计算溶剂自由能，可以了解溶质在不同溶剂中的溶解性和相互作用特性，对于药物设计、催化剂设计等领域具有重要意义。
自由能微扰法的基本原理是通过引入一个微扰势能来模拟溶剂中溶质的相互作用。
首先，在一个参考溶剂中计算溶质的自由能，然后通过微扰势能逐渐将溶剂替换为目标溶剂，并在每个阶段计算微扰后的自由能差。
最后，通过对所有阶段的微扰自由能差进行积分，得到溶剂自由能的估计值。
在自由能微扰法中，选择合适的微扰路径是非常关键的。
一般来说，微扰路径应该是连续的，并且在路径的两端溶剂的差异较大。
常用的微扰路径包括逐渐改变溶剂介电常数、溶剂极性、溶剂分子大小等。
在计算过程中，还需要考虑溶剂分子的排列和取向。
溶剂分子的排列方式会影响溶剂自由能的计算结果，因此需要对溶剂分子进行随机排列或采样。
此外，为了减小计算误差，通常需要进行多次计算并取平均值。
自由能微扰法还可以用于计算溶质与溶剂之间的相互作用能。
通过计算不同条件下的溶剂自由能差，可以得到溶质与溶剂之间的相互作用能差。
这对于了解溶质在溶剂中的溶解过程和溶质与溶剂之间的相互作用机制非常重要。
在实际应用中，自由能微扰法通常与分子动力学模拟等方法相结合。
通过分子动力学模拟可以模拟溶剂分子和溶质分子的运动轨迹，并计算相应的能量。
然后，可以利用自由能微扰法对这些能量进行修正和校正，得到更准确的溶剂自由能。
自由能微扰法是计算溶剂自由能的一种常用方法，可以用于研究溶质在不同溶剂中的溶解性和相互作用特性。
通过合理选择微扰路径和考虑溶剂分子的排列和取向，可以得到准确的溶剂自由能估计值。
与分子动力学模拟等方法相结合，可以更好地理解溶质与溶剂之间的相互作用机制。
小分子几何结构及能量计算操作过程及感悟
小分子几何结构及能量计算操作过程及感悟小分子的几何结构及能量计算是化学领域中非常重要的研究内容。
通过对小分子的结构进行准确描述和能量计算，可以帮助我们更好地理解分子之间的相互作用和反应机制。
在本文中，我将介绍一下我在进行小分子的几何结构及能量计算操作过程中的感悟和体会。
进行小分子的几何结构计算时，我们需要首先确定分子的化学式和原子构成。
然后，通过计算化学键的长度、角度和二面角等几何参数，可以确定分子的立体构型。
在计算过程中，我们常常会使用一些计算化学软件，如Gaussian、Orca等，通过这些软件可以进行量子力学计算，得到准确的分子结构信息。
通过调整原子的位置和角度，我们可以得到最稳定的分子构型，从而揭示分子的稳定结构和性质。
进行小分子的能量计算也是非常重要的。
能量是分子稳定性的重要参数，通过计算分子的能量，可以评估不同构型的稳定性和反应活性。
能量计算通常包括总能量、电子能量、核-电子相互作用能等多个部分，通过这些能量项的计算，可以得到分子的总能量。
在实际操作中，我们可以通过数值方法或者基于密度泛函理论的计算方法来进行能量计算。
这些计算结果可以帮助我们预测分子的性质，优化反应条件，设计新的分子结构等。
在进行小分子的几何结构及能量计算时，需要注意以下几点：首先，要选择合适的计算方法和基组，不同的分子体系可能需要不同的计算参数和精度。
其次，要对计算结果进行合理的验证和分析，确保结果的可靠性和准确性。
另外，要注意计算过程中的误差来源，如基组效应、近似方法等，尽量减小误差对结果的影响。
最后，要善于利用计算结果来解释实验现象，指导实验设计和研究方向。
通过小分子的几何结构及能量计算，我们可以更深入地了解分子之间的相互作用和反应机制，为化学研究提供重要的理论支持和指导。
在未来的研究中，我将继续深入学习和探索计算化学的方法和应用，努力提高自己的科研水平和能力，为科学研究做出更大的贡献。
希望通过我的努力和探索，可以为化学领域的发展和进步做出一些微小的贡献。
对理想气体自由能普遍计算式的一点补充
对理想气体自由能普遍计算式的一点补充
吴志坚[1];陶润康[2]
【期刊名称】《大学物理》
【年(卷),期】1983(000)008
【摘要】热力学教材中，在计算理想气体自由能时，有如下公式；
【总页数】2页(P9-10)
【作者】吴志坚[1];陶润康[2]
【作者单位】[1]上海师范学院;[2]浙江省加兴师专
【正文语种】中文
【中图分类】O414.1
【相关文献】
1.能量公设与自由能判据的普遍化形式 [J], 郭平生;韩光泽;华贲
2.高压液体导热系数有关计算式的修正和补充 [J], 熊献金
3.试论理想气体自由能的普遍计算式 [J], 卢巧焕
4.量子理想气体热力学性质的普遍性讨论 [J], 缪胜清
5.ANSI／AGMA锥齿轮轮齿抗点蚀和弯曲强度计算式的补充说明 [J], 马侃楚因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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Ｖ ｏ１３３ Ｎ ｏ ． ．３
Ｓｅ ． ｐ ２ ０ ０１
文 章编 号 ：０ ０ １ ３ （ ０ ０ ０ — ３ ２０ １ ０ — ７ ５ ２ １ ） ３０ ３ — ３
烷烃小分子溶剂化自由 快速计算 能的
杨 忠志 ， 于 玲 ， 赵 东 霞
（ 宁师 范 大 学 化 学化 工 学 院 ， 宁 大 连 １６ ２ ） 辽 辽 １０ ９
型原 有 的优 势而且 提高 了该模 型的计算 精度．
１ 计算 方 法
在连续 介质模 型 中 ， 溶剂化 自由能 可以按 照溶剂分子 和溶质 分子 的作 用类 型分成 ３个部 分 ，
Ｇ。 一 Ｇｃ ＋ Ｇｖ ＋ Ｇ 。 １ ｄ Ｗ Ｉ （） １
其 中 ， 为孔穴 能 ， Ｇ 是指 溶质 分子 在进 入溶 剂 以后 要排 开一 部分 溶剂 ， 同时拆 散一 部分 溶剂 内部 的相 互作 用 ， 形成 一个 孔穴所 需 的能量 ； Ｇ ｗ是范德华 作用能 ， 与空 穴能统 称 为溶剂 化 自由能 的非极 性 部 它
第 ３ ３卷 第 ３期 ２１ ０ Ｏ年 ９ 月
辽 宁师 范 大 学 学报 （ 自然 科 学 版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＬ ａ ｎ ｎ ｒ ｌ ｏ ｒ ａ ｉｏ ｉ ｇ Ｎｏ ｍａ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ （ ｔ ｒ ｌ ｃｅ ｃ ｄ ｔ ｎ ｏ ｉｅ ｓｔ Ｎａ ｕ ａ ｉ ｎ ｅ Ｅ ｉ ｏ ） ｙ Ｓ ｉ
型 的计 算 精度 ．利 用该 方 法 快 速 准 确地 计 算 了几 个 烷 烃 小 分子 的溶 剂化 自由能 ．
关 键 词 ： 动 电荷 模 型 ； ／溶 极化
中 图分 类 号 ： ４ ． ２ ０６ １ １ １
文献标识码 ： Ａ
很多 化学反 应 以及 生命过 程都是 在溶剂 中进行 ， 其是水 溶液．在这些溶 液体 系 中 ， 剂化 自由能 尤 溶
的 部分 电荷 ， 以利用 ＡＢ Ｅ －模 型计算 得到 ， 具体计 算方法参 考文献 ｒ ］ 可 Ｅ Ｍｏ ｚ 其 ５ ．这样 ， 就将 ＡＢ Ｅ ￣ Ｅ Ｍａ
模 型与 Ｓｉ 等人 发展 的 ＧＢ模 型恰 当地联 系起来 ．溶 剂化 自由能 的非 极性部 分则 可通过计 算溶 剂可 接 ｔｌ ｌ 近 表面积 （ｏｖ ｎ ｃｅｓ ｌ ｓｒａｅａｅ ，Ｓ ｓ ｌｅ ｔ ｃ ｓｉ ｅ ｕｆｃ ｒａ Ａ）而 获 得．我 们 的这 种 计 算 溶 剂 化 自 由能 的方 法 称 为 ａ ｂ
分能 量 ； 代表 溶 质和 溶剂 之 间相互 作用 的极性 部分 能 量 ， 是静 电作 用 能 ， Ｇ 也 主要 是 由于溶 剂 分子 和
溶质 分子之 间 的静 电相互 作用 导致的 ， 也称为溶 剂化 自由能 的极性 部分 能 量 ； 中 ， 剂 自由能 的极 性 其 溶
部 分采 用 Ｓｉ［ 等人发 展 的 Ｇ ｔ ｌ］ ｌ４ Ｂ方法计算 ， 以表 示为 ： 可
的大小 与方 向决 定所形 成溶液 的性质 与稳定性 ．但 是利用通 常的水分 子模型 计算溶 质 的溶 剂化 自由能 却 往往遇 到体 系过于 庞大 的问题．体 系庞 大主 要是 因为 溶剂 分子 过 多所 导致 ．针对 此 问题 ， 连续 介 质
模型 应运 而生．该类模 型在计 算过程 中 ， 溶剂 分子 的作 用视 为 连续化 效 应 ， 将 而将 溶 剂分 子 完全 省 略． 显然 ， 这种方 法 的计算量 要小很 多 ， 目前 已被广泛应 用 于研究 大 的溶质 分 子在 溶剂 中的各 种特 性 ， 其 尤
是生 化分子 ．其 中， ｔ ｌ Ｓｉ 等人 发展 的 ｇ ｎ ｒｌ ｅ ｏｎＧＢ模 型方法 因为快 速简单 的特 点更 是被 广泛 应 ｌ ｅ ｅａｉ ｄＢ ｒ ｓ
用．但是 这种模 型 的计 算精度 却 尚待 提高 ， 主要原 因之一在 于该方法计 算 时采 用 的 电荷是 固定 电荷 ， 其 因而 并不 能真实 地体现 溶质分 子进入溶 剂后其 电荷 随环境 变化 而 发生 相应 变 化 的情况 ．鉴 于此 ， 文 本 首次 将 ＡＢ Ｅ ｒ浮动 电荷模 型［３ Ｇ Ｅ Ｍａ ｒ １］ ＿与 Ｂ模 型相结 合来计算 分子 的溶 剂化 自由能 ， 仅保 持 了 Ｇ 不 Ｂ模
摘 要 ： ＡＢ Ｅ ｎ浮 动 电荷 模 型 与 ｇ ｎｒｌｅ ｏ ｎ（ ） 型相 结 合 ， 算 分 子 的溶 剂 化 自由 能 ． 将 Ｅ Ｍｏ ｅ ｅａｉ ｄＢ ｒ ＧＢ 模 ｚ 计 ＧＢ模 型 是 一
种 连 续 介 质模 型 ， 算 快 速 而 简单 ， 是 这种 模 型 的计 算 精 度 却 尚待 提 高 ．由于 ＡＢ ＥＭｏ 计 但 Ｅ ｎ浮 动 电 荷 模 型 将 分 子 的 电 荷 区域 进 行 了详 细 划 分 ， 为原 子 区 域 、 分 单键 和 双 键 区域 、 对 电子 区域 ， 孤 而且 双 键 区域 叉更 详 细地 分 为 １个 ｄ键 和 ４ 个 键 区域 ， 充分 考 虑 了在 外 界环 境 发 生 变化 的 情 况 下 ， 子 内部 各 个 原 子 电荷 重 新 排 布 ， 而 极 大 地 提 高 了 ＧＢ模 分 因
收 稿 日期 ： ０ ０ ０ — ０ ２ １— ５ １ 基 金项 目 ： 国家 自然 科学 基 金 项 目（ ０ ３ ０ ０ ２ ８ ３ ５ ； ０ ０ ０ ２ ２ ６ ３５ ；０ ７０ ５ ２ ７ ３ ２）
１
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（ ２ ）
其 中， 是原子ｉ ｒ 和原子 之间的距离 ； 一 （皿 ） ， 一 ｒ／ ２ ａ是原子 ｉ 口 口 Ｄ ； （ａ） ， 的有效玻恩半径．Ｎ
为 体系 的原子 数． 代表 溶剂 的介电常数 ， ｅ 若溶剂 为水 ， 值为 ７ ． ． ｑ 其 ８ ３ ｑ 和 分别为 分子 中原子 ｉ 和原 子