Tài liệu đề thi môn môn học phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ đề 1

GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt HV : Trần Thị Mỹ Hạnh ĐỀ THI Môn học: Phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ Mã số đề thi: 01/K19/2010 1. Xây dựng mô hình cho phân tử vinyl alcohol CH2=CH-OH. Lưu tập tin dữ liệu vào với tên là vinal.gjf. 2. Thực hiện tính toán tối ưu hóa và tính toán tần số của phân tử nói trên bằng phương pháp lý thuyết RHF với hệ hàm cơ sở 6-31+G(d,p) để xác định: a. Năng lượng của phân tử. b. Phân bố điện tích trên các nguyên tử của phân tử. c. Momen lưỡng cực của phân tử. d. Bảng định hướng chuẩn. Hỏi phân tử có ở dạng phẳng hay không ? e. Bảng các thông số cấu trúc của phân tử sau khi tối ưu hóa (chiều dài liên kết, góc liên kết, góc nhị diện). Xác định độ dài liên kết của các liên kết C=C và O-H. f. Điền các số liệu vào bảng bên dưới. Vẽ phổ Raman và phổ hồng ngoại của phân tử vinyl alcohol. Xác định tần số dao động hóa trị của nhóm O-H. Bài làm 1. Xây dựng mô hình cho phân tử vinyl alcohol CH2=CH-OH. Mô hình phân tử vinyl alcohol CH2=CH-OH. 1 Báo cáo: Phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt HV : Trần Thị Mỹ Hạnh 2. Thực hiện tính toán tối ưu hóa và tính toán tần số của phân tử nói trên bằng phương pháp lý thuyết RHF với hệ hàm cơ sở 6-31+G(d,p) để xác định: a. Năng lượng của phân tử . SCF Done: E(RHF) = -152.905365086 A.U. after 1 cycles Năng lượng phân tử là - 152. 905365068 AU b. Phân bố điện tích trên các nguyên tử Mulliken atomic charges: 1 C -0.310858 2 C 0.066745 3 H 0.155213 4 H 0.144479 5 H 0.369107 6 H 0.139166 7 O -0.563852 Sum of Mulliken charges= 0.00000 Sự phân bố điện tích thể hiện trên hình vẽ bằng phần mềm GaussView c. Momen lưỡng cực của phân tử. Dipole moment (field-independent basis, Debye): X= -0.8305 Y= 1.9513 Z= 0.0011 Tot= 2.1207 Moment lưỡng cực phân tử 2.1207 2 Báo cáo: Phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt HV : Trần Thị Mỹ Hạnh d. Bảng định hướng chuẩn. Standard orientation: --------------------------------------------------------------------Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms) Number Number Type X Y Z --------------------------------------------------------------------1 6 0 1.215854 -0.178442 0.000000 2 6 0 0.035379 0.407786 -0.000035 3 1 0 1.309890 -1.248959 0.000040 4 1 0 2.107251 0.418974 0.000185 5 1 0 -1.870877 0.283586 0.000437 6 1 0 -0.065227 1.480344 -0.000110 7 8 0 -1.123554 -0.288751 -0.000042 --------------------------------------------------------------------- Từ bảng định hướng chuẩn ta thấy tọa độ các phân tử có trên cả ba trục 0x, 0y và 0z nên phân tử không thuộc dạng phẳng. Tuy nhiên tọa độ theo phương 0z rất nhỏ nên phân tử có thể được xem gần như phẳng . Hình vẽ bằng phần mềm GauusView Phân tử vinyl alcohol CH2=CH-OH. trong hệ tọa độ Oxyz 3 Báo cáo: Phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt HV : Trần Thị Mỹ Hạnh e. Bảng các thông số cấu trúc của phân tử sau khi tối ưu hóa (chiều dài liên kết, góc liên kết, góc nhị diện). ! Optimized Parameters ! ! (Angstroms and Degrees) -------------------------! Name Definition ! -------------------------- Value Derivative Info. ! -------------------------------------------------------------------------------! R1 R(1,2) 1.318 -DE/DX = -0.0001 ! ! R2 R(1,3) 1.0746 -DE/DX = 0.0 ! ! R3 R(1,4) 1.0731 -DE/DX = 0.0 ! ! R4 R(2,6) 1.0773 -DE/DX = -0.0001 ! ! R5 R(2,7) 1.3521 -DE/DX = 0.0001 ! ! R6 R(5,7) 0.9413 -DE/DX = 0.0 ! ! A1 A(2,1,3) 121.4293 -DE/DX = 0.0 ! ! A2 A(2,1,4) 119.7608 -DE/DX = 0.0 ! ! A3 A(3,1,4) 118.8099 -DE/DX = 0.0 ! ! A4 A(1,2,6) 121.7679 -DE/DX = 0.0 ! ! A5 A(1,2,7) 122.5844 -DE/DX = 0.0 ! ! A6 A(6,2,7) 115.6478 -DE/DX = 0.0 ! ! A7 A(2,7,5) 111.5468 -DE/DX = 0.0 ! ! D1 D(3,1,2,6) 180.0022 -DE/DX = 0.0 ! ! D2 D(3,1,2,7) -0.0009 -DE/DX = 0.0 ! ! D3 D(4,1,2,6) 0.0142 -DE/DX = 0.0 ! ! D4 D(4,1,2,7) 180.0111 -DE/DX = 0.0 ! ! D5 D(1,2,7,5) 179.9669 -DE/DX = 0.0 ! ! D6 D(6,2,7,5) -0.036 -DE/DX = 0.0 ! -------------------------------------------------------------------------------- Mô hình phân tử 4 Báo cáo: Phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt HV : Trần Thị Mỹ Hạnh Liên kết C=C là liên kết của nguyên tử 1 và 2 có độ dài là 1.318 Angstrom ! R1 R(1,2) 1.318 -DE/DX = -0.0001 Liên kết O-H là liên kết của nguyên tử 5 và 7 có độ dài 0.9413 Angstrom ! R6 R(5,7) 0.9413 -DE/DX = 0.0 f. Bảng tần số và cường độ dao động của phổ hồng ngoại và Raman của vinyl alcohol STT Raman Tần số (cm-1) Cường độ Hồng ngoại (IR) Tần số (cm-1) Cường độ Phổ Raman của phân tử vinyl alcohol. Phổ hồng ngoại của phân tử vinyl alcohol 5 Báo cáo: Phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt HV : Trần Thị Mỹ Hạnh - Tần số dao động hóa trị của nhóm O-H là 4219,9 cm-1 6 Báo cáo: Phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ