ĐỀ THI VÀ ĐÁP ÁN-Môn học Phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ - Mã số đề thi 06 K192010

Thực hiện tính toán tối ưu hóa và tần số của phân tử nói trên bằng phương pháp RHF với hệ hàm cơ sở 6-31Gd,p để xác định: a.. Phân bố điện tích trên các nguyên tử của phân tử.. Từ bảng

GVHD: PGS.TS Huỳnh Thành Đạt Page 1

GVHD: PGS.TS HUỲNH THÀNH ĐẠT

HVTH: LÝ NGỌC THỦY TIÊN

ĐỀ THI Môn học: Phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ

Mã số đề: 06/K19/2010

1 Xây dựng mô hình cho phân tử phenol C6H5OH Lưu tập tin dữ liệu vào với

tên là phenol.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 6-31G(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 So so sánh với momen lưỡng cực của Benzene

d Bảng định hướng chuẩn Từ bảng định hướng chuẩn nhận xét về cấu trúc của phân tử

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

f Lập bảng các số liệu theo mẫu bên dưới Vẽ phổ Raman và phổ IR của phenol Xác định tần số dao động hóa trị của nhóm O-H

Tần số (cm-1) Cường độ Tần số (cm-1) Cường độ

1

GVHD: PGS.TS Huỳnh Thành Đạt Page 2

…

Ghi chú: Ngoài các kết quả trên, đề nghị học viên nộp tập tin dữ liệu vào (phenol.gjf) và tập tin dữ liệu xuất (phenol.out)

Bài làm

1 Xây dựng mô hình cho phân tử phenol C 6 H 5 OH Lưu tập tin dữ liệu vào với tên là phenol.gjf

Mô hình phân tử phenol

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 6-31G(d,p) để xác định:

a Năng lượng của phân tử:

SCF Done: E(RHF) = -305.532637795 A.U after 15 cycles Năng lượng phân tử: -305.532637795 A.U

b Phân bố điện tích trên các nguyên tử của phân tử

Mulliken atomic charges:

GVHD: PGS.TS Huỳnh Thành Đạt Page 3

1

1 C 0.391004

2 C -0.220022

3 C -0.128917

4 C -0.175495

5 C -0.130224

6 C -0.181769

7 O -0.655727

8 H 0.347954

9 H 0.138707

10 H 0.151322

11 H 0.146634

12 H 0.152029

13 H 0.164503 Sum of Mulliken charges= 0.00000 Xem xét trên Gauss View

c Momen lưỡng cực của phân tử So so sánh với momen lưỡng cực

của Benzene

Dipole moment (field-independent basis, Debye):

GVHD: PGS.TS Huỳnh Thành Đạt Page 4

d Bảng định hướng chuẩn Từ bảng định hướng chuẩn nhận xét về cấu trúc của phân tử

Standard orientation:

- Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms)

Number Number Type X Y Z -

1 6 0 0.934194 -0.024154 -0.000236

2 6 0 0.264801 1.188952 0.000053

3 6 0 -1.121893 1.208461 0.000119

4 6 0 -1.843725 0.029346 -0.000091

5 6 0 -1.161504 -1.180133 -0.000014

6 6 0 0.219288 -1.214450 0.000140

7 8 0 2.283107 -0.107994 -0.000043

8 1 0 2.673735 0.749887 0.000348

9 1 0 0.819840 2.112506 0.000073

10 1 0 -1.634076 2.154667 -0.000056

11 1 0 -2.918487 0.048395 -0.000152

12 1 0 -1.710601 -2.105460 0.000089

13 1 0 0.757761 -2.144182 0.000220

 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 Phân tử là không phẳng

Xem xét trên Gauss View:

GVHD: PGS.TS Huỳnh Thành Đạt Page 5

Sự phân bố của phenol trong tọa độ Oxyz

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) 1.3855 -DE/DX = 0.0 !

! R2 R(1,6) 1.3885 -DE/DX = 0.0001 !

! R3 R(1,7) 1.3515 -DE/DX = 0.0 !

! R4 R(2,3) 1.3868 -DE/DX = 0.0001 !

! R5 R(2,9) 1.0775 -DE/DX = 0.0 !

! R6 R(3,4) 1.3825 -DE/DX = 0.0 !

! R7 R(3,10) 1.0759 -DE/DX = 0.0 !

! R8 R(4,5) 1.3886 -DE/DX = -0.0002 !

! R9 R(4,11) 1.0749 -DE/DX = 0.0 !

GVHD: PGS.TS Huỳnh Thành Đạt Page 6

! R11 R(5,12) 1.076 -DE/DX = 0.0 !

! R12 R(6,13) 1.0744 -DE/DX = 0.0 !

! R13 R(7,8) 0.9426 -DE/DX = 0.0 !

! A1 A(2,1,6) 120.1205 -DE/DX = 0.0 !

! A2 A(2,1,7) 122.4465 -DE/DX = 0.0 !

! A3 A(6,1,7) 117.433 -DE/DX = 0.0 !

! A4 A(1,2,3) 119.6959 -DE/DX = 0.0 !

! A5 A(1,2,9) 120.105 -DE/DX = 0.0 !

! A6 A(3,2,9) 120.1991 -DE/DX = 0.0 !

! A7 A(2,3,4) 120.6681 -DE/DX = 0.0 !

! A8 A(2,3,10) 119.2328 -DE/DX = 0.0 !

! A9 A(4,3,10) 120.0991 -DE/DX = 0.0 !

! A10 A(3,4,5) 119.1002 -DE/DX = 0.0 !

! A11 A(3,4,11) 120.4588 -DE/DX = 0.0 !

! A12 A(5,4,11) 120.4411 -DE/DX = 0.0 !

! A13 A(4,5,6) 120.8494 -DE/DX = 0.0 !

! A14 A(4,5,12) 119.8891 -DE/DX = 0.0 !

! A15 A(6,5,12) 119.2616 -DE/DX = 0.0 !

! A16 A(1,6,5) 119.5659 -DE/DX = 0.0 !

! A17 A(1,6,13) 118.9324 -DE/DX = 0.0 !

! A18 A(5,6,13) 121.5018 -DE/DX = 0.0 !

! A19 A(1,7,8) 110.9251 -DE/DX = 0.0 !

! D1 D(6,1,2,3) -0.0286 -DE/DX = 0.0 !

! D2 D(6,1,2,9) 179.9808 -DE/DX = 0.0 !

! D3 D(7,1,2,3) 180.0136 -DE/DX = 0.0 !

! D4 D(7,1,2,9) 0.023 -DE/DX = 0.0 !

GVHD: PGS.TS Huỳnh Thành Đạt Page 7

! D5 D(2,1,6,5) 0.039 -DE/DX = 0.0 !

! D6 D(2,1,6,13) 180.0191 -DE/DX = 0.0 !

! D7 D(7,1,6,5) -180.0011 -DE/DX = 0.0 !

! D8 D(7,1,6,13) -0.021 -DE/DX = 0.0 !

! D9 D(2,1,7,8) 0.003 -DE/DX = 0.0 !

! D10 D(6,1,7,8) -179.9559 -DE/DX = 0.0 !

! D11 D(1,2,3,4) 0.0005 -DE/DX = 0.0 !

! D12 D(1,2,3,10) -179.9756 -DE/DX = 0.0 !

! D13 D(9,2,3,4) -180.0089 -DE/DX = 0.0 !

! D14 D(9,2,3,10) 0.0149 -DE/DX = 0.0 !

! D15 D(2,3,4,5) 0.0168 -DE/DX = 0.0 !

! D16 D(2,3,4,11) -179.9931 -DE/DX = 0.0 !

! D17 D(10,3,4,5) 179.9927 -DE/DX = 0.0 !

! D18 D(10,3,4,11) -0.0171 -DE/DX = 0.0 !

! D19 D(3,4,5,6) -0.0062 -DE/DX = 0.0 !

! D20 D(3,4,5,12) -180.0162 -DE/DX = 0.0 !

! D21 D(11,4,5,6) 180.0037 -DE/DX = 0.0 !

! D22 D(11,4,5,12) -0.0063 -DE/DX = 0.0 !

! D23 D(4,5,6,1) -0.0216 -DE/DX = 0.0 !

! D24 D(4,5,6,13) -180.0011 -DE/DX = 0.0 !

! D25 D(12,5,6,1) 179.9883 -DE/DX = 0.0 !

! D26 D(12,5,6,13) 0.0088 -DE/DX = 0.0 !

-

 Xác định độ dài liên kết của liên kết O-H:

R13 R(7,8) O-H 0.9426

Xem xét trên Gauss View

GVHD: PGS.TS Huỳnh Thành Đạt Page 8

Độ dài liên kết O(7)-H(8)

f Lập bảng các số liệu theo mẫu bên dưới

Tần số (cm-1) Cường độ Tần số (cm-1) Cường độ

GVHD: PGS.TS Huỳnh Thành Đạt Page 9

Phổ IR của phenol C 6 H 5 OH

0 20 40 60 80

tanso (cm-1)

Infrared

GVHD: PGS.TS Huỳnh Thành Đạt Page 10

0 50 100 150 200 250

tanso (cm-1)

Raman

 Xác định tần số dao động hóa trị của nhóm O-H

- Tần số dao động của nhóm O-H là:4196.78 cm-1

Tại tần số này IR có cường độ: 84.0858 và phổ Raman có cường độ: 78.6482 Như vậy phổ IR sẽ có cường độ mạnh hơn phổ Raman