Gaussian 03 使用

输入文件
(1) 联系命令行 功能：中间信息(· CHK)文件存放位置， 工作 资源的范围。 (2) 作业行 功能：指定计算的方法，基组，工作类型 等。 (3) 空行 功能：将作业行与标题行分开. (4) 标题行 功能：关于工作描述，提示，警句等，非 执行. (5) 空行 功能：同上 (6) 分子结构参数的输入 (7) 空行 (8) 变量部份 功能：对分子结构参数中的变量给出具体数值. (9) 空行 (10) [联系行]
CH3O2+NO2
可能的两个反应路径 Path 1: CH3O2+NO2→CH3O2NO2 Path 2: CH3O2+NO2→HNO2+H2CO2
H1 H2
O3
H3
H2
C
N
O1
O2
H2
H3
O1
O3
C
H1
1 ath P
O4
O2
O4
N
Pa th
H1
O2
2
O3
N
O4
H3
C
O1
那么这两个反应路径的机理是怎样呢，需不需要经过一个过渡态？
应用Gauss03进行量子化学
的研究方法与基本操作
通过Gaussian计算可得到以下信息：
分子总能量 分子轨道对称性与能量 分子轨道组成 几何优化结果 电荷布居 自旋布居 多极矩信息 UV 光谱 IR 与RAM 光谱 NMR 谱 位能面 热力学函数 激发态化学等。
应用Gaussian可获得分子和化学反应的许多性质 1）单点性质计算（能量） 2）分子稳定的几何构型或构象 3）电子结构与相关性质（分子轨道与电荷布居） 4）化学键分析 5）偶极矩与多极矩 8）热力学性质 9）动力学性质（位能面与反应途径） 6）激发态分子性质 9）溶液性质与溶剂效应 10）光、波、能谱计算或模拟等 (UV，IR，RAMAN，NMR， ESR，PES等)。
说明：(1) #：开头 (2) P：祥细， T： 简单， N：常规 (默认) (3) HF/6-31G(d) ：方法与基组 (4) 对作业的要求(或命令). 各项命令及其选项(0，1，2等)
输出文件的格式与内容
1. Gaussian 公司板权，版本，及软件工作者 2. 输入文件 3. 将分子结构参数转化为标准坐标(直角坐标系) 4. 所用基函，初始猜测计算结果(INDO) 5. 分子总能量(单点计算)，若优化计算，则出现若干个过程总能量， 应取最后输出的优化能量. 6. 几何优化结果 7. 分子轨道对称性及其能量 8. 分子轨道组成 9. 原子净电荷，电子自旋布居 10. 分子多极矩性质 11. 计算所用时间，正常结束标记
1.2方法
1. HF从头计算(ab initio) 2. 半经验法 (SCF)： CNDO， INDO，MNDO，AM1 ， PM3等. 3.Post-HF法 组态相互作用法(CI) 多级微扰法(MPn) 4.密度泛函法(DFT/TDDFT) 5.专用方法：ZINDO法（UV谱），ONIOM法（分层次计算 大分子体系）
1.3计算单点能
单点能计算是指对给定几何构性的分子的能量以及性质 进行计算,由于分子的几何构型是固定不变的,只是"一个 点",所以叫单点能计算.
单点能计算可以用于: 计算分子的基本信息 可以作为分子构型优化前对分子的检查 在由较低等级计算得到的优化结果上进行高精度的计算
单点能计算
单点能计算的输出文件
（3）查看扫描结果（View-Scan）:
如果结果为：
-395.34 -395.36
-395.38
E(au)
-395.40
-395.42
-395.44 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
R(angstrom)
则说明此反应过程是一个无能垒的加和过程！
如果结果图形为：
则说明可能要经过一个过渡态（最高点的结构），把它作为初始结构优 化，做频率分析看是否有虚频，有且是正确的振动方式，进一步对它做 一个IRC分析来确认是否为此反应过程的过渡态。
常用基组总结如下: STO-3G [H-Xe] 3-21G [H-Xe] 6-31G(d) [H-Cl] 6-31G(d,p) [H-Cl] 6-31+G(d) [H-Cl] 6-31+G(d,p) [H-Cl] 6-311+G(d,p) [H-Br] 6-311+G(2d,p) [H-Br] 6-311+G(2df,2p) [H-Br] 6-311++G(3df,2pd)[H-Br]
实验证明Path 1 是一个无能垒的加和过程。
Path 2: CH3O2+NO2→HNO2+H2CO2
由于此过程有旧键的断裂，和新键的形成，不能用Scan 操作，而需要 尝试（调整键长，键角，二面角等）,后做opt ,freq分析，作IRC确认。
频率查看（有且只有一个虚频）
所要经过的可能过渡态
Path 1: CH3O2+NO2→CH3O2NO2
（1）先优化其产物结构（CH3O2NO2） 建模：
保存，用高斯计算优化
（2）在优化结构的基础上扫描N－O键：
★ 在分子说明后空一行加上：
6 7 1.35 S 30 0.05
开始扫描 Scan 扫描的 扫描步长 原子序号 的键长 点数
★开且命令行中的opt要改为opt=addred
1.4 优化结构 分子几何构型的变化对能量有很大的影响 在计算执行路径加关键词opt
优化结构的输出结果
输出文件中最后一个SCF能量即为优化后的能量
1.5频率计算
频率分析可以用于多种目的： 预测分子的红外和拉曼光谱(频率和强度) 为几何优化计算力矩阵 判断分子在势能面上的位置 计算零点能和热力学数据如系统的熵和焓 加关键词freq
例1 用Gaussian View作一甲醛分子，如01.gjf
保存后，查看文件
甲醛分子的输入文件
1.1 基组
1) 极小基组 (只含内层和价层轨道) STO-nG n: 2, 3, 4, 5, 6 n 个Gauss函数线性组合为一个Slater轨道。常用STO-3G 2) 价层双基组 轨道指数代表轨道紧缩程度，是r的函数，但这样处理数学上困难， 所以用双STO代替一个STO。 常用N-31G基组，如6-31G。对于C原子 1s, 2s, 2px, 2py, 2pz, 2s’, 2px’, 2py’, 2pz’ 6个 3个 1个 Gauss 轨道 3) 极化基组 6-31*G (对重原子加 d 轨道)， 6-31** (对重原子加 d 轨道，对 H 加 p) 4) 扩散基组 6-31+G 加扩散数 s, p. 适于弧对电子，负离子体系。 5) 高级分裂基组 6-311G(d,p) ，6-311G(df,p)。 6) Lanl2DZ 基组，有效核芯势和价层双 基组。
频率计算的输出结果
Байду номын сангаас
下面列出了需要描述稳定点时必须考虑的问题
目的 频率分析 显示 应该 寻找极小值 0个虚频 是极小值 比较其他异构体,得到最小值 寻找极小值 1个虚频 不是极小值 继续寻找,尝试改变对称性,或按虚频 的振动模式修正分子结构 寻找过渡态 0个虚频 是极小值 尝试Opt=QST2或QST3寻找过渡态 寻找过渡态 1个虚频 是过渡态 判断其是否与反应物,产物相关 寻找过渡态 多个虚频 是高阶鞍点 尝试QST2,或者检查虚频对应的振 动模式,不是连接两 其中之一可能是指向反应物和产物,在该点的过渡态 方向下修正分子,重新计算
注：输入文件扩展名(· ，输出文件扩展名(· gjf) out) ，可用 Word 打开阅读和 使用。
作业行中的命令
例如: #P HF/6-31G(d) Opt Pop=full Freq
#P B3LYP/6-311++G(p,d) Opt Pop=NPA Freq
#P B3LYP/LanL2DZ Opt Pop=(full, NPA) Freq
单点能计算的输出结果
单点能计算的输出结果的解释
SCF Done: E(RHF) = -113.217407219 Convg = 0.1073D-03 S**2 = 0.0000
A.U. after 6 cycles -V/T = 2.0040
第一行：表示所计算的能量值，单位是 Hartre（=627.5kJ/mol），6表示这个方程迭带了6次后得到能量值； 第二行：Convg表示收敛标准，-V/T 其实就是位力定理的表达式， 值为2表示这个结果是比较合理的。 第三行：S**2表示自旋污染情况，当这个值比较大时就必须要消 去自旋污染。这种情况在HF计算时有时出现。DFT和MP方法由 于考虑电子相关，这种情况要少见些。
经过IRC确认后此结构就是该路径所要经过的过渡态。