Tài liệu đề thi môn môn học phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ đề 4

GVHD: PGS.TS. HUỲNH THÀNH ĐẠT ĐỀ THI Môn học: Phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ Mã số đề thi: 04/k19/2010 1. Xây dựng mô hình cho phân tử axít acetic CH 3COOH. Lưu tập tin dữ liệu vào với tên là axitace.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 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=O và liên O-H. f. Lập bảng số liệu theo mẫu bên dưới. Vẽ phổ Raman của phân tử axít acetic. Xác định tần số dao động hóa trị của nhóm carbonyl C=O và nhóm O-H. STT Raman Tần số (cm ) Cường độ -1 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 (axitace.gjf) và tập tin dữ liệu xuất (axitace.out). HỌC VIÊN: LÊ THỊ LỤA Page 1 GVHD: PGS.TS. HUỲNH THÀNH ĐẠT Bài làm 1. Xây dựng mô hình cho phân tử acitacetic CH 3COOH. Lưu tập tin dữ liệu vào với tên là acitace.gjf. Mô hình phân tử acitacetic 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) = -227.620287907 A.U. after 13 cycles Vậy năng lượng của nguyên tử là -227.620287907 b. Phân bố điện tích trên các nguyên tử của phân tử. Mulliken atomic charges: 1 1 C -0.417549 2 C 0.598112 3 H 0.160654 4 H 0.160672 HỌC VIÊN: LÊ THỊ LỤA Page 2 GVHD: PGS.TS. HUỲNH THÀNH ĐẠT 5 H 0.188517 6 H 0.367776 7 O -0.532558 8 O -0.525624 Sum of Mulliken charges= 0.00000 Xem xét trên Gaussview c. Momen lưỡng cực của phân tử. So so sánh với momen lưỡng cực của acitacetic Dipole moment (field-independent basis, Debye): X= 3.6468 Y= -3.3749 Z= 0.0000 Tot= 4.9688 d. Bảng định hướng chuẩn. Từ bảng định hướng chuẩn nhận xét về cấu trúc của phân tử. Standard orientation: --------------------------------------------------------------------HỌC VIÊN: LÊ THỊ LỤA Page 3 GVHD: PGS.TS. HUỲNH THÀNH ĐẠT Center Atomic Number Atomic Number Type Coordinates (Angstroms) X Y Z --------------------------------------------------------------------1 6 0 1.362550 -0.066572 0.000001 2 6 0 -0.133497 0.000010 3 1 0 1.665351 -0.626796 -0.879577 4 1 0 1.665425 -0.626567 5 1 0 1.852841 6 1 0 -0.338878 -1.764461 -0.000013 7 8 0 -0.866263 -0.981689 8 8 0 -0.661119 0.136582 0.879697 0.894757 -0.000155 0.000000 1.194565 -0.000002 -------------------------------------------------------------------- Nhận xét cấu trúc phân tử: các tọa độ trên các trục tọa độ đều khác 0, như vậy phân tử phân bố trong không gian Oxyz. Do đó phân tử không phẳng. Xem xét trên Gauss View: Sự phân bố của acitacetic trong tọa độ Oxyz HỌC VIÊN: LÊ THỊ LỤA Page 4 GVHD: PGS.TS. HUỲNH THÀNH ĐẠT 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 liên kết O-H. ! Optimized Parameters ! ! (Angstroms and Degrees) ! -------------------------! Name Definition -------------------------Value Derivative Info. ! -------------------------------------------------------------------------------! R1 R(1,2) 1.5098 -DE/DX = 0.0 ! ! R2 R(1,3) 1.0859 -DE/DX = 0.0 ! ! R3 R(1,4) 1.0859 -DE/DX = 0.0 ! ! R4 R(1,5) 1.0791 -DE/DX = 0.0 ! ! R5 R(2,7) 1.337 -DE/DX = 0.0 ! ! R6 R(2,8) 1.1822 -DE/DX = 0.0 ! ! R7 R(6,7) 0.9439 -DE/DX = 0.0 ! ! A1 A(2,1,3) 110.2266 -DE/DX = 0.0 ! ! A2 A(2,1,4) 110.2285 -DE/DX = 0.0 ! ! A3 A(2,1,5) 109.2891 -DE/DX = 0.0 ! ! A4 A(3,1,4) 108.2012 -DE/DX = 0.0 ! ! A5 A(3,1,5) 109.4373 -DE/DX = 0.0 ! ! A6 A(4,1,5) 109.4383 -DE/DX = 0.0 ! ! A7 A(1,2,7) 115.5024 -DE/DX = 0.0 ! ! A8 A(1,2,8) 124.2388 -DE/DX = 0.0 ! ! A9 A(7,2,8) 120.2588 -DE/DX = 0.0 ! ! A10 A(2,7,6) 112.7947 -DE/DX = 0.0 ! ! D1 D(3,1,2,7) 59.6798 -DE/DX = 0.0 ! ! D2 D(3,1,2,8) -120.3185 -DE/DX = 0.0 ! HỌC VIÊN: LÊ THỊ LỤA Page 5 GVHD: PGS.TS. HUỲNH THÀNH ĐẠT ! D3 D(4,1,2,7) -59.6962 -DE/DX = 0.0 ! ! D4 D(4,1,2,8) 120.3055 -DE/DX = 0.0 ! ! D5 D(5,1,2,7) 179.9906 -DE/DX = 0.0 ! ! D6 D(5,1,2,8) -0.0077 -DE/DX = 0.0 ! ! D7 D(1,2,7,6) 0.0 -DE/DX = 0.0 ! ! D8 D(8,2,7,6) -DE/DX = 0.0 ! -180.0016 Xác định độ dài liên kết của liên kết O-H: R7 R(6,7) 0.9439 Vậy độ dài của liên kết O-H: 0.9439 Xác định độ dài liên kết của liên kết C=O: R6 R(2,8) 1.1822 Vậy độ dài của liên kết C=O: 1.1822  Xem xét trên Gauss View Độ dài liên kết O(7)-H(6) Độ dài liên kết C(2)=O(8) HỌC VIÊN: LÊ THỊ LỤA Page 6 GVHD: PGS.TS. HUỲNH THÀNH ĐẠT f. Lập bảng các số liệu theo mẫu bên dưới. STT Hồng ngoại (IR) Tần số (cm-1) Cường độ Raman Tần số (cm-1) Cường độ Phổ IR của acitacetic CH3COOH HỌC VIÊN: LÊ THỊ LỤA Page 7 GVHD: PGS.TS. HUỲNH THÀNH ĐẠT Phổ Raman của acitacetic CH3COOH R aman 120 R aman (Activity) 100 80 60 40 20 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 Tan so (cm-1)  Tần số dao động hóa trị của nhóm O-H: 4183.64 - Ở tần số này phổ hông ngoại có cường độ: 98.2056 - Ở tần số này phổ Raman có cường độ: 46.8881  Tần số dao động hóa trị của nhóm C=O: HỌC VIÊN: LÊ THỊ LỤA 2045.64 Page 8 GVHD: PGS.TS. HUỲNH THÀNH ĐẠT - Ở tần số này phổ hông ngoại có cường độ mạnh: 429.382 - Ở tần số này phổ Raman có cường độ yếu hơn: HỌC VIÊN: LÊ THỊ LỤA 12.558 Page 9