1. Методическая часть

Комплекс программ Hyper Chem представляет нам возможность рассчитать электронно-орбитальные характеристики объектов, величины параметров молекулярной геометрии, энергетические характеристики объектов, энергию дезактивации, полную энергию молекулярных систем и ее компоненты , рассмотреть заряды на атомах и их координаты, характеристики граничных и приграничных молекулярных орбиталей энергии МО и коэффициенты при АО, величины электронной заселенности атомных орбиталей атома и электронную плотность на этом атоме, заряд атомного остова и заряд ядра, энергию диссоциации химической связи, энергию ионизации химических частиц…

При расчетах используют метод MNDO PM3.Метод PM3 есть версия метода АМ1 и отличается от АМ1 только величинами параметров. Параметры для РМ3 метода были получены сравнениями большого числа и рода экспериментов с результатами расчетов. Сначала метод РМ3 предназначался для расчетов органических молекул, но в последствии он был параметризирован и для ряда других групп элементов.

При выборе параметров расчета необходимо ввести заряд объекта исследования и его спиновую мультиплетность. Спиновую мультиплетность определяют по формуле:

М=2S + 1 , зная суммарный спин.

Заряд молекулы пропанола-1 в состояниях (S₀), (S₁) и (T₁) будет равен нулю, а заряд катион-радикала и анион-радикала +1 и -1 соответственно. Спиновая мультиплетность пропанола-1 в состояниях (S₀), (S₁) равна 1, а в состоянии (T₁) – 3. Спиновая мультиплетность катион-радикала и анион-радикала равна 2.

При размещении электронов на МО используется ограниченный метод Хартри-Фока. Расчет ведется для основного электронного состояния, возбужденного и триплетного.

Расчет электронной энергии пропанола-1 в процессе самосогласования МО проводится с точностью RMS gradient 0,01 kcal/(A mol). При оптимизации молекулярной геометрии используется метод сплоченных градиентов Флэтчера-Ривза (Fletcher-Reeves), первого порядка, который относится к двух шаговым градиентным методам.

Д ля сохранения оптимизированной геометрии молекулы необходимо:

1. В меню File выбрать команду Save As, выбрать папку для сохранения файла, присвоить имя, выбрать расширение *.zmt.

2 .Для сохранения результатов кватовохимических расчетов в текстовом файле необходимо в меню File выбрать команду Start Log.

3.В диалоговом окне Start Log выбрать папку для сохранения файла, присвоить имя и нажать ОК.

4 .В меню Compute выбрать команду Single Point. Вовремя проведения расчетов меню програмы становится неактивным за исключением меню Cancel.

5.После завершения расчета необходимо в меню выбратиь команду Stop Log.

Файлы с расширением *.zmt содержат оптимизированную молекулу, а с расширением *.LOG – результати квантовохимичесих расчетов.

2 Практическая часть

2.1 Квантовохимический расчет структуры пропанола-1

Цель: ознакомиться с методикой проведения квантовохимического расчета пропанола-1 в синглетном состоянии, возбужденном состоянии, триплетном состоянии. Рассмотреть структуру квантовохимического расчета Energies and gradient, Singl state calculation.

Ход работы:

Поле построения 3D-модели пропанола-1 и проведения молекулярной геометрии, результаты были сохранены в файле с расширением zmt.

Результаты расчетов электронно-орбитальных характеристик пропанола-1 занесены в таблицу №1.

Таблица № 1 Електронно-орбитальные характеристики пропанола-1

Параметры	Объекты
	С3Н7ОН	С3Н7ОН	С3Н7ОН	[С3Н7ОН]·+	[С3Н7ОН] ·-
Електронное состояние	S0	S1	T1	S0	S0
Заряд	0	0	0	+1	-1
Сумарний спин	0	0	1	±1/2	±1/2
Спиноваямультиплетность	1	1	3	2	2
Количество ē	26	26	26	25	27
Количество МО	24	24	24	24	24
Количество заполненых ē МО	13	12	12	12	13
Количество вакантных МО	11	12	12	12	11

Для выполнения цели работы были проведены квантовохимические расчеты пропанола-1:

1.В основном электронном состоянии (S₀) с оптимизацией молекулярной геометрии.

2. В синнглетном электронном состоянии (S₁) с оптимизацией молекулярной геометрии.

3. В триплетном электронном состоянии (Т₁) с оптимизацией молекулярной геометрии.

4. В виде катион-радикала [С₃Н₇ОН]^·+ в основном электронном состоянии (S₀).

5.В виде анион- радикала [С₃Н₇ОН] ^·- в основном электронном состоянии (S₀).

Результаты расчетов сохранены в файлах с расширением *.log.

Значения основных параметров молекулярной геометрии занесены в таблицу №2. Значения энергетических характеристик пропанола-1 занесены в таблицу №3.

Таблица№2 Величина параметров молекулярной геометрии

Параметры	Объект
	С3Н7ОН	С3Н7ОН	С3Н7ОН	[С3Н7ОН]·+	[С3Н7ОН]·-
Электронное состояние	S0	S1	T1	S0	S0
rA-B, Å	0,9472	1,0219	1,0219	0,9531	0,9795
∟ABC,°	106,59	132,52	138,52	111,596	116,45
∟ABCD,°	180	180	180	180	180

Таблица №3 Энергетические характеристики пропанола-1

Объект	Состояние	ккал/моль
		Еполн.	Еатом.	ЕА	Еел	Еzz	ΔfH°
С3Н7ОН	S0	-17830.947	-1051.395	-16779.552	-59285.864	41454.916	-62.350
С3Н7ОН	S1	-17716.333	-936.780	-16779.552	-58734.453	41018.119	52.264
С3Н7ОН	T1	-17723.439	-943.887	-16779.552	-58741.559	41018.119	45.157
[С3Н7ОН]·+	S0	-17587.932	-808.379	-16779.552	-59094.188	41506.256	180.665
[С3Н7ОН]·-	S0	-17767.368	-987.815	-16779.552	-58289.836	40522.467	1.229

Вывод: наименьшая энергия в состоянии S₀, следовательно данное состояние наиболее стойкое, при переходе к состояниям S₁ и Т₁ энергия увеличивается за счет увеличения молекулярных параметров геометрии.