如何構(gòu)造分子內(nèi)坐標(biāo).ppt

如何構(gòu)造分子內(nèi)坐標(biāo),在分子內(nèi)坐標(biāo)系中，分子中每個(gè)原子的相對(duì)位置是用與它成鍵的另一原子間鍵長(zhǎng)、該鍵與另一化學(xué)鍵間的鍵角，以及后者與和它有一條公共邊的另一鍵角所成的二面角來確定。 因此，原子的內(nèi)坐標(biāo)一般需借助于稱之為“參考原子”的3個(gè)其它原子來定義。每個(gè)原子的內(nèi)坐標(biāo)占一個(gè)輸入行。例如，定義原子A 內(nèi)坐標(biāo)的輸入行的格式為：,A (元素標(biāo)記), 原子1, 鍵長(zhǎng), 原子2, 鍵角, 原子3, 二面角,其中: A (元素標(biāo)記)可采用元素符號(hào)或原子序數(shù)； 原子1、原子2和原子3一般可采用這3個(gè)參考原子在輸入流中的序列號(hào)（顯然，它們的系列號(hào)必須小于原子A。亦即，它們?cè)谠覣 之前已經(jīng)定義）。 需注意： 鍵長(zhǎng)的默認(rèn)單位為； 0 鍵角180。 二面角的定義為包含原子A、1、2 的平面與包含原子1、2、3 的平面所成的夾角，其取值區(qū)間為-180, 180。 二面角所取的正負(fù)符號(hào)由“右旋法則”確定。,需注意： 鍵長(zhǎng)的默認(rèn)單位為； 0鍵角180。 二面角的定義為包含原子A、1、2 的平面與包含原子1、2、3 的平面所成的夾角，其取值區(qū)間為-180, 180。 二面角所取的正負(fù)符號(hào)由“右旋法則”確定。,為方便說明，以H2O2 的兩種旋光異構(gòu)體為例：,圖中構(gòu)型a 與構(gòu)型b 互為鏡像，它們所有對(duì)應(yīng)的鍵長(zhǎng)、鍵角均相等。按原子定義和輸入的順序，H(1)無參考原子，O(2)和O(3)分別有1 個(gè)和2 個(gè)參考原子。從第4個(gè)原子開始，必須在已輸入的原子中取3 個(gè)來定義。故H(4)的參考原子1、2、3 分別為O(3)、O(2)和H(1)。,用“右旋法則”確定二面角的正負(fù)時(shí)，取包含參考3個(gè)原子的平面為基準(zhǔn)面、參考原子2指向參考原子1的位矢方向?yàn)榛D(zhuǎn)軸的正方向。若被定義的原子A與參考原子1、2構(gòu)成的平面位于基準(zhǔn)面的逆時(shí)針方位，則其二面角參量為正號(hào)，否則為負(fù)號(hào)。 根據(jù)這一規(guī)則，原子H(4)的二面角參量在構(gòu)型a中為+120；在構(gòu)型b中則為-120。,右旋法則,按輸入流排列的全部原子內(nèi)坐標(biāo)總稱為“Z-矩陣”(Z-matrix)。在各種量子化學(xué)計(jì)算軟件中，Z-矩陣的列順序略有不同，但內(nèi)坐標(biāo)參量的定義均是統(tǒng)一的。H2O2 的Z-矩陣中的原子代號(hào)還可采用以下方式：,當(dāng)用戶手頭沒有構(gòu)建分子的圖像軟件可用時(shí)，與采用直角坐標(biāo)相比，取內(nèi)坐標(biāo)來編輯分子的幾何特性參數(shù)要容易和方便得多。在具有較高對(duì)稱性的分子的幾何優(yōu)化計(jì)算中，輸入內(nèi)坐標(biāo)Z-矩陣還可約減優(yōu)化變量、節(jié)省計(jì)算時(shí)間并保證優(yōu)化結(jié)果與分子的對(duì)稱性嚴(yán)格相符。,交錯(cuò)式乙烷分子的Z-矩陣(作業(yè)),A4紙上交，寫上專業(yè)、姓名和學(xué)號(hào)。 上交時(shí)間:下次上課時(shí)。,C1 C2 C1 1.54 H3 C1 1.08 C2 111.2 H4 C1 1.08 C2 111.2 H3 _ H5 C1 1.08 C2 111.2 H3 _ H6 C2 1.08 C1