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+Gd,p để xác định: a.. Phân bố điện tích trên các nguyên tử của phân tử.. Bảng các
Trang 1ĐỀ 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 CH3COOH 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
Tần số (cm-1) Cường độ 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)
Trang 2Bài làm
1 Xây dựng mô hình cho phân tử acitacetic CH 3 COOH 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
Trang 35 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:
Center Atomic Atomic Coordinates (Angstroms)
Trang 4Number Number Type X Y Z
1 6 0 1.362550 -0.066572 0.000001
2 6 0 -0.133497 0.136582 0.000010
3 1 0 1.665351 -0.626796 -0.879577
4 1 0 1.665425 -0.626567 0.879697
5 1 0 1.852841 0.894757 -0.000155
6 1 0 -0.338878 -1.764461 -0.000013
7 8 0 -0.866263 -0.981689 0.000000
8 8 0 -0.661119 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
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
Trang 5! 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 !
! 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 !
Trang 6! 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) -180.0016 -DE/DX = 0.0 !
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)
f Lập bảng các số liệu theo mẫu bên dưới
Trang 7Tần số (cm-1) Cường độ Tần số (cm-1) Cường độ
Phổ IR của acitacetic CH 3 COOH
Trang 8Phổ Raman của acitacetic CH 3 COOH
0 20 40 60 80 100 120
Tan so (cm-1)
Raman
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: 2045.64
Trang 9- Ở tần số này phổ hông ngoại có cường độ mạnh: 429.382
- Ở tần số này phổ Raman có cường độ yếu hơn: 12.558