- •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
7.4.1 Опции директивы Opt
Redundant - провести полную оптимизацию геометрии во внутренних координатах (используется по умолчанию)
Z-matrix - провести оптимизацию только указанных в Z-матрице переменных.
TS - провести поиск переходного состояния
Restart - продолжить прерванную оптимизацию (вся информация берется из chk-файла)
MaxCycle=N - установить количество шагов оптимизации равным N (по умолчанию это число не больше 20)
QST2,QST3 - алгоритмы поиска переходного состояния
EF - использовать алгоритм оптимизации EF вместо стандартного алгоритма Берни (более надежен, но значительно более медленный)
ReadFC - читать силовые константы из chk-файла
CalcFC - пересчитывать силовые константы с использованием текущего метода оптимизации
CalcAll - пересчитывать силовые константы с использованием текущего метода на каждой итерации
Tight - применить улучшенные критерии сходимости
VeryTight - применить значительно улучшенные критерии сходимости
7.4.2 Опции директивы Freq
ReadIsotopes - читать из специального раздела альтернативные температуру, давление и изотопы элементов. Специальный раздел имеет формат:
температура давление
масса изотопа для атома 1
масса изотопа для атома 2
...
ReadFC - читать силовые константы из chk-файла
Restart - продолжить расчет частот (информация читается из chk-файла)
7.4.3 Опции директивы scrf
SCRF - методы учета эффектов сольватации, использующие модель реактивного поля. В программе реализованы следующие методы:
Dipole – модель Онзагера
PCM – модель поляризационного континуума Томаси
IPCM – модель поляризационного континуума, основанная на линиях изоплотности
SCIPCM – самосогласованная модель поляризационного континуума
Solvent=растворитель – указывается растворитель, для которого в программе подобраны параметры. В качестве растворителя могут выступать:
Solvent |
ID |
|
Solvent |
ID |
|
Water |
1 |
78.39 |
ChloroBenzene |
11 |
5.621 |
DiMethylSulfoxide |
2 |
46.7 |
Chloroform |
12 |
4.9 |
NitroMethane |
3 |
38.2 |
DiEthylEther |
13 |
4.335 |
Methanol |
4 |
32.63 |
Toluene |
14 |
2.379 |
Ethanol |
5 |
24.55 |
Benzene |
15 |
2.247 |
Acetone |
6 |
20.7 |
CarbonTetrachloride |
16 |
2.228 |
DiChloroEthane |
7 |
10.36 |
CycloHexane |
17 |
2.023 |
DiChloroMethane |
8 |
8.93 |
Heptane |
18 |
1.92 |
TetraHydroFuran |
9 |
7.58 |
Acetonitrile |
19 |
36.64 |
Aniline |
10 |
6.89 |
|
|
|
Read – читать параметры растворителя из специального раздела входного файла. В качестве параметров указываются диэлектрическая проницаемость среды и эффективный радиус молекулы растворителя.
ReadRadii – считывать ионные радиусы атомов из специального раздела входного файла вместо радиусов, которые используются по умолчанию.