- •Компьютерная технология квантово-химических расчетов с помощью программного пакета “gaussian” Методическое пособие
- •Введение
- •Строение электронной оболочки атома
- •Волновая функция электрона и стационарное уравнение Шредингера
- •1.2 Решение уравнения Шредингера для атома водорода и водородоподобных атомов
- •1.3 Многоэлектронные атомы
- •Аналитические аппроксимации атомных орбиталей и атомные базисные наборы
- •Атомные псевдопотенциалы
- •II. Теория электронного строения молекул
- •2.1 Метод молекулярных орбиталей (мо лкао)
- •В заключение этого раздела необходимо обратить внимание еще на одно весьма важное обстоятельство.
- •2.2 Теория возмущений Мёллера-Плессе
- •2.3 Теория функционала плотности
- •2.4 Полуэмпирические методы квантовой химии
- •2.5 Модель реакционного поля для учета эффектов сольватации
- •III. Порядок работы с программным пакетом квантово-химических расчетов “ гауссиан”
- •3.1 Структура файла исходных данных
- •0 1 (Спецификация молекулы)
- •Variables:
- •3.2 Структура выходного файла
- •Variables:
- •Initialization pass.
- •Isotopes: n-14,h-1,h-1,h-1
- •Item Value Threshold Converged? Maximum Force .043925 .000450 no
- •Virtual (a1) (e) (e) (e) (e) (a1) (a1) (e) (e) (a1)
- •Ir Inten -- 381.2474 22.7331 22.7331
- •22.61138 (Kcal/Mol)
- •Vibrational temperatures: 1230.35 2673.15 2673.15 5243.52 5468.34
- •Vibrational 22.653 .605 .172
- •3.3 Алгоритм составления z-матрицы
- •3.3.1. Использование внутренних координат атомов.
- •Variables:
- •Variables:
- •3.3.2 Использование декартовых координат атомов.
- •3.3.3 Смешанное использование внутренних и декартовых координат.
- •Variables:
- •3.3.4 Использование псевдоатомов.
- •Variables:
- •IV. Оптимизация молекулярной геометрии
- •Расчет молекулы при фиксированной геометрии
- •Оптимизация геометрии
- •V. Расчет путей химических реакций
- •5.1 Поверхность потенциальной энергии реакций
- •5.2 Поиск переходного состояния.
- •Variables:
- •Variable Old X -de/dx Delta X Delta X Delta X New X
- •Item Value Threshold Converged?
- •Variable Old X -de/dx Delta X Delta X Delta X New X
- •Item Value Threshold Converged?
- •Ir Inten -- 18.4533 18.9748 128.0921
- •1 Imaginary frequencies ignored.
- •Variables:
- •Variables:
- •Iteration 8
- •I X gradient displacement newx
- •Item value threshold converged?
- •Ir Inten -- 18.5781 18.9228 128.1958
- •1 Imaginary frequencies ignored.
- •5.3 Расчет пути химической реакции.
- •Irc calculation in mass-weighted internal coordinates
- •Variables:
- •VI. Учет влияния эффектов сольватации
- •Version: matrix inversion
- •174 Tesserae over a maximum of 1500
- •VII. Дополнительные сведения
- •7.1. Порядок следования разделов в исходном файле
- •7.2. Методы расчета, реализованные в Гауссиане
- •7.3. Встроенные базисные наборы и псевдопотенциалы атомов
- •7.4. Наиболее часто употребляемые директивы
- •7.4.1 Опции директивы Opt
- •7.4.2 Опции директивы Freq
- •7.4.3 Опции директивы scrf
- •7.4.4 Опции директивы scf
- •7.4.5 Опции директивы Pop
- •7.4.6 Опции директивы Guess
- •7.4.7 Опции директивы Geom
- •7.4.8 Опции директивы irc
- •7.5. Задание базисных наборов и псевдопотенциалов во входном файле
- •VIII. Заключение
VII. Дополнительные сведения
7.1. Порядок следования разделов в исходном файле
*Команды управления системой (% секция)
#Директивы расчета (# секция)
#Комментарий
*#Заряд и мультиплетность
Геометрия молекулы
Декартовы координаты или Z-матрица
Переменные
Константы
Комментарий и вторая геометрия молекулы (для опций LST, QST2, QST3)
Комментарий и третья геометрия молекулы (для опции QST3)
Дополнительные связи и координаты (для опции AddRedundant)
Атомные массы (для опции ReadIsotopes)
Параметры модели сольватации (SCRF для Post-SCF методов)
Спецификация базисного набора (для опций Gen, ExtraBasis)
Спецификация псевдопотенциала (для опций ExtraBasis, Pseudo=Read)
Параметры модели сольватации (SCRF для HF и DFT методов)
Альтернативные радиусы атомов (для опций Pop=ReadRadii или Readatradii)
Температура, давление, атомные массы (для опции Freq=ReadIsotopes)
* - после этих разделов пропускать строку не нужно
# - эти разделы обязательно должны присутствовать в любом входном файле.
7.2. Методы расчета, реализованные в Гауссиане
Полуэмпирические - CNDO, MNDO, MINDO, INDO, AM1, PM3
SCF - HF, CASSCF, GVB
Post-SCF - MP2, MP3, MP4(SDQ), MP4(SDTQ), MP5, CI, QCISD, QCISD(TQ), CCD, CCSD, BD, OVGF
DFT - S*, XAlpha, B*, *VWN, *VWN5, *LYP, *PL, *P86, *PW91, B3*
Расчет возбужденных состояний - CIS
* - эти локальные или корреляционные функционалы могут комбинироваться (например, B3 + LYP = B3LYP, B + PW91 = BPW91)
7.3. Встроенные базисные наборы и псевдопотенциалы атомов
Базисные наборы - STO-3G, 3-21G, 6-21G, 4-31G, 6-31G, 6-311G, D95V, D95
Псевдопотенциалы - SHC, CEP-4G, CEP-31G, CEP-121G, LanL2MB, LanL2DZ
Базисные наборы и псевдопотенциалы |
Набор элементов |
Поляризационные функции |
Диффузные функции |
STO-3G |
H-Xe |
(d) |
|
3-21G |
H-Xe |
(d), (d,p) |
+ |
6-21G |
H-Cl |
(d) |
|
4-31G |
H-Ne |
(d), (d,p) |
|
6-31G |
H-Cl |
(3df,3pd) |
++ |
6-311G |
H-Br |
(3df,3pd) |
++ |
D95 |
H-Cl |
(3df,3pd) |
++ |
D95V |
H-Cl |
(d), (d,p) |
++ |
SHC |
H-Cl |
(3df,3pd) |
++ |
CEP-4G |
H-Cl |
(3df,3pd) |
++ |
CEP-31G |
H-Cl |
(3df,3pd) |
++ |
CEP-121G |
H-Cl |
(3df,3pd) |
++ |
LanL2MB |
H-Bi |
|
|
LanL2DZ |
H-Bi |
|
|
7.4. Наиболее часто употребляемые директивы
Opt - провести оптимизацию молекулы
Freq - провести расчет частот и выполнить частотный анализ
Pseudo=Read - прочитать псевдопотенциалы из входного файла
Gen - информацию о базисных наборах читать из входного файла
SCRF - провести расчет с учетом растворителя
GFPrint, GFInput - вывести на печать использованные в расчете базисные наборы и псевдопотенциалы
Pop - управление выводом коэффициентов МО и процедурой анализа заселенности
Guess - указания, относящиеся к начальному набору волновых функций
SCF - управление процедурой самосогласования
Geom - управление источником спецификации молекулы
IRC - провести проверку переходного состояния