Tài liệu đề thi môn môn học phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ đề 2

GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt HV : Phạm Thị Xuân Hạnh ĐỀ THI Môn học: Phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ Mã số đề thi: 02//K18/2010 1. Xây dựng mô hình cho phân tử vinyl amine CH 2=CH-NH2. Lưu tập tin dữ liệu vào với tên là vinam.gjf. 2. Thực hiện tính toán tối ưu hóa và tần số của phân tử nói trên bằng phương pháp 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 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 của các liên kết C=C và hai liên kết N-H. f. Lập bảng số liệu theo mẫu bên dưới. Vẽ phổ Raman của của phân tử vinyl amine. Xác định tần số dao động hóa trị đối xứng và bất đối của nhóm N-H. STT Raman -1 Tần số (cm ) Cường độ Hồng ngoại (IR) Tần số (cm-1) Cường độ 1 2 … Ghi chú: Ngoài các kết quả trên, đề nghị học viên nộp tập tin dữ liệu vào (vinam.gjf) và tập tin dữ liệu xuất (vinam.out). 1 GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt HV : Phạm Thị Xuân Hạnh Bài làm 1. Xây dựng mô hình cho phân tử vinyl amine CH2=CH-NH2. Mô hình phân tử vinyl amine CH2=CH-NH2. 2. Thực hiện tính toán tối ưu hóa và tần số của phân tử nói trên bằng phương pháp RHF với hệ hàm cơ sở 6-31+G(d,p) để xác định: a. Năng lượng của phân tử. SCF Done: E(RHF) = -133.070064388 A.U. after Năng lượng phân tử là: -133.070064388 A.U 5 cycles b. Phân bố điện tích trên các nguyên tử của phân tử. Mulliken atomic charges: 1 1 C -0.419273 2 C 0.050634 3 H 0.124485 4 H 0.139754 5 H 0.146535 6 H 0.321086 7 H 0.320853 8 N -0.684073 Sum of Mulliken charges= 0.00000 Sự phân bố điện tích thể hiện trên hình vẽ bằng phần mềm GaussView 2 GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt HV : Phạm Thị Xuân Hạnh c. Momen lưỡng cực của phân tử Dipole moment (field-independent basis, Debye): X= -1.7417 Y= -0.1408 Z= 0.0000 Tot= 1.7473 Momen lưỡng cực của phân tử: 1.7473 d. Bảng định hướng chuẩn. Hỏi phân tử có ở dạng phẳng hay không ? Standard orientation: --------------------------------------------------------------Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms) Number Number Type X Y Z --------------------------------------------------------------1 6 0 1.269361 0.032336 0.000000 2 6 0 0.000000 0.506983 0.000000 3 1 0 1.445923 -1.022996 0.000000 4 1 0 2.095024 0.712909 0.000000 5 1 0 -0.176562 1.562315 0.000000 6 1 0 -0.969311 -1.414302 0.000000 7 1 0 -2.070982 -0.077768 0.000000 8 7 0 -1.134322 -0.428010 0.000000 --------------------------------------------------------------- Từ bảng định hướng chuẩn ta thấy tọa độ z = 0 nên các phân tử nằm trên mặt phẳng Oxy. Vậy phân tử có cấu trúc phẳng. Hình vẽ bằng phần mềm GauusView 3 GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt HV : Phạm Thị Xuân Hạnh e. Bảng 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 của các liên kết C=C và hai liên kết N-H. ! Optimized Parameters ! ! (Angstroms and Degrees) ! -------------------------------------------------! Name Definition Value Derivative Info. ! ---------------------------------------------------------------------! R1 R(1,2) 1.3286 -DE/DX = 0.0004 ! ! R2 R(1,3) 1.0769 -DE/DX = -0.0001 ! ! R3 R(1,4) 1.0727 -DE/DX = 0.0001 ! ! R4 R(2,5) 1.0772 -DE/DX = -0.0002 ! ! R5 R(2,8) 1.3709 -DE/DX = 0.0003 ! ! R6 R(6,8) 0.9916 -DE/DX = -0.0002 ! ! R7 R(7,8) 0.9891 -DE/DX = 0.0001 ! ! A1 A(2,1,3) 122.1491 -DE/DX = 0.0001 ! ! A2 A(2,1,4) 120.0838 -DE/DX = -0.0001 ! ! A3 A(3,1,4) 117.7671 -DE/DX = 0.0 ! ! A4 A(1,2,5) 119.6221 -DE/DX = 0.0 ! ! A5 A(1,2,8 126.9192 -DE/DX = 0.0 ! ! A6 A(5,2,8) 113.4587 -DE/DX = -0.0001 ! ! A7 A(2,8,6) 121.1038 -DE/DX = -0.0001 ! ! A8 A(2,8,7) 120.9707 -DE/DX = 0.0001 ! ! A9 A(6,8,7) 117.9254 -DE/DX = 0.0 ! 4 GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt HV : Phạm Thị Xuân Hạnh ! D1 D(3,1,2,5) 180.0 -DE/DX = 0.0 ! ! D2 D(3,1,2,8) 0.0 -DE/DX = 0.0 ! ! D3 D(4,1,2,5) 0.0 -DE/DX = 0.0 ! ! D4 D(4,1,2,8) 180.0 -DE/DX = 0.0 ! ! D5 D(1,2,8,6) 0.0 -DE/DX = 0.0 ! ! D6 D(1,2,8,7) 180.0 -DE/DX = 0.0 ! ! D7 D(5,2,8,6) 180.0 -DE/DX = 0.0 ! ! D8 D(5,2,8,7) 0.0 -DE/DX = 0.0 ! ----------------------------------------------------------------------- Liên kết C=C là liên kết của nguyên tử 1 và 2 có độ dài là 1.3286 Angstrom ! R1 R(1,2) 1.3286 -DE/DX = 0.0004 ! Liên kết N-H là liên kết của nguyên tử 5 và 7 có độ dài 0.9916 Angstrom ! R6 R(6,8) 0.9916 -DE/DX = -0.0002 ! 5 GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 HV : Phạm Thị Xuân Hạnh f. Bảng tần số và cường độ dao động của phổ Raman và hồng ngoại của vinyl amine. Raman Hồng ngoại (IR) Tần số (cm-1) Cường độ Tần số (cm-1) Cường độ 449.3742 0.2336 449.3742 289.1917 401.4417 0.1142 401.4417 7.1300 491.3721 3.6654 491.3721 1.5857 753.1026 0.5313 753.1026 20.5732 928.1338 16.5620 928.1338 119.2587 1035.0841 1.1990 1035.0841 7.4657 1121.0695 3.2165 1121.0695 19.9990 1131.3635 9.6041 1131.3635 43.9413 1370.3499 2.1940 1370.3499 102.5282 1440.5199 42.3868 1440.5199 19.2573 1576.2848 5.8334 1576.2848 3.5607 1786.2862 11.4072 1786.2862 22.4082 1844.7548 93.1944 1844.7548 335.4161 3312.5200 64.5928 3312.5200 10.3969 3340.4984 103.9542 3340.4984 11.0097 3411.3349 56.4735 3411.3349 18.5747 3871.7699 105.5641 3871.7699 58.4166 4010.1606 45.7954 4010.1606 57.6763 Phổ Raman của của phân tử vinyl amine Tần số dao động hóa trị đối xứng của nhóm N-H là 3871,77 cm-1 Tần số dao động hóa trị bất đối xứng của nhóm N-H 4010,16 cm-1 6