I. КОНСПЕКТ ПО КВАНТОВОХИМИЧНО МОДЕЛИРАНЕ

 

1. Квантовохимично моделиране - Компютърна химия (ЗО) - магистри

 

ІІ. ЛЕКЦИИ

І. Вариационно и пертурбационно разглеждане на прости системи

ІІ. Квантовохимични методи

ІІІ. Повърхнини на потенциална енергия в основно и възбудено състояние

ІV. Фотохимични реакции

 

ІІІ. УПРАЖНЕНИЯ

ПРОГРАМА GAUSSIAN

Задача 1. Съставете Z-матрица на ацетона за програмата GAUSSIAN. Използвайте номерацията, представена на схемата:


 1
                                                    

Задача 2. Оптимизирайте геометрията на ацетона с методите HF, BLYP и МР2 и базисни функции 6-311G*. Сравнете времето на изчисленията с различните методи. Сравнете изчислената честота на С=О трептенето с експерименталната й стойност и намерете скалиращия фактор за всеки от методите.


Файлове: ac.gjf
ac1.gjf
ac2.gjf

Задача 3.Оптимизирайте геометрията на енолната форма на ацетона с методите HF, BLYP и МР2 и базисни функции 6-311G*. Сравнете честотите на изчислените О-Н трептения на различните нива. Изчислете ΔHo, ΔGo, Kp и ΔSo на кето-енолното превръщане.


Файлове: ac-en.gjf
ac-en1.gjf
ac-en2.gjf

 

Задача 4. Намерете преходното състояние на реакцията:

2


и определете паралелното му трептене и неговата честота. Изчислете енергетичните бариери на правата и обратната реакция както и параметрите на активация ΔH# и ΔG# и техните скоростни константи. За това изследване използвайте МР2 метода с базисни функции 6-311G*.


Файл: ac2-ts.gjf

Задача 5. Като използвате оптимизираните геометрии на кето формата, енолната форма и преходното състояние на ацетона (от предходните задачи) изчислете енергиите им в разтворител ацетон. За целта приложете модела на Онзагер и МР2 метода с базисни функции 6-311G*. Изчислете енергетичните бариери и ΔHo на кето-енолното превръщане и ги сравнете с тези от газова фаза.


Файлове: s_ac2a.gjf
s_ac-en2.gjf
s_ac2-ts2.gjf

Задача 6. Проведете IRC изчисления на 7 точки преди и 7 точки след преходното състояние на реакцията на кето-енолна тавтомерия на ацетона на МР2/6-311G* ниво. Постройте на MS Excel получената енергетична крива.


Файл: ac-ts-irc.gjf

Задача 7. Оптимизирайте реактанта, продукта и преходното състояние на реакцията:


H…..F-H --> H-F…..H

и намерете нейното преходно състояние и енергетичната бариера на BLYP/aug-cc-pVDZ ниво.


Файлове: hfh1.gjf
hfh2.gjf
hfh-ts.gjf

Задача 8. Проведете SCAN изчисления за построяване на повърхнината на потенциална енергия (ППЕ) на реакцията


H…..F-H --> H-F…..H


Изчисленията проведете на BLYP/aug-cc-pVDZ ниво.


Файл: hfh-scan.gjf

Отговор: PES.pdf

Задача 9. Да се оптимизира геометрията на пирола на HF/6-31G*  ниво и да се проведе релаксационно сканиране на N-H връзката (при удължаване с 0.1 Å) на основното и първите няколко възбудени състояния (намерени чрез CIS изчисления).  Постройте енергетичната диаграма като използвате MS Excel.

Файлове: py.gjf
py_00.gjf         py_01.gjf        py_02.gjf         py_03.gjf
py_04.gjf         py_05.gjf        py_06.gjf         py_07.gjf
py_08.gjf         py_09.gjf        py_10.gjf         py_11.gjf

Отговор: PES1.pdf

 

Задача 10. Оптимизирайте геометрията на TMS на BLYP/3-21G* ниво. Докажете, че тя лежи в минимум. След това, изчислете shielding-тензора на всеки атом с командата NMR.


Файлове: tms.gjf
tms-freq.gjf
tms-nmr.gjf

Задача 11. Изчислете протонния NMR спектър на етанола (отнесен спрямо TMS) на BLYP/3-21G* ниво.


Файлове: eth.gjf

eth-nmr.gjf

ПРОГРАМА MOLPRO

Задача 12. На CASPT2/aug-cc-pVDZ ниво изследвайте дисоциацията на N-H връзката в урацила като оптимизирате 1πσ* възбуденото състояние по реакционната координата. Постройте енергетичната диаграма като използвате MSExcel.


Файлове:

ur_1.in      ur_1.out      ur_1.molden
ur_2.in      ur_2.out      ur_2.molden
ur_3.in      ur_3.out      ur_3.molden
ur_4.in      ur_4.out      ur_4.molden
ur_5.in      ur_5.out      ur_5.molden
ur_6.in      ur_6.out      ur_6.molden
ur_7.in      ur_7.out      ur_7.molden
ur_8.in      ur_8.out      ur_8.molden
ur_9.in      ur_9.out      ur_9.molden
ur_10.in       ur_10.out     ur_10.molden
ur_11.in      ur_11.out      ur_11.molden
ur_12.in      ur_12.out      ur_12.molden
ur_13.in      ur_13.out      ur_13.molden

Отговор: PES2.pdf

ПРОГРАМА TURBOMOLE

Задача 13. Изследвайте ротацията на енолната форма на ацетилацетона около С=С връзката на CC2/aug-cc-pVDZ ниво. За целта оптимизирате 1ππ* възбуденото състояние по реакционната координата. Постройте енергетичната диаграма като използвате MS Excel.


Файлове:
                         acac_0.rar           acac_12.rar        acac_24.rar         acac_36.rar
                         acac_48.rar         acac_60.rar        acac_72.rar         acac_84.rar
                         acac_96.rar         acac_108.rar      acac_120.rar       acac_132.rar
                         acac_144.rar       acac_156.rar      acac_168.rar       acac_180.rar

Отговор: PES3.pdf