利用Gauss98計(jì)算軟件研究單分子乙醇和單分子水分子之間的氫鍵(精)

1、利用Gauss98計(jì)算軟件研究單分子乙醇和單分子水分子之間的氫鍵mg0824110南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院摘要 ： 單分子醋酸和單分子水之間的氫鍵作用，聽起來雖然簡(jiǎn)單， 但是由于醋酸中含有兩類氫和兩類氧， 水中存在一個(gè)氧和兩個(gè)氫， 這使得實(shí)際存在的氫鍵作用的方式變得多樣化。運(yùn)用GaussView和Gauss98程序?qū)Υ姿岷退g的氫鍵進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單分子醋酸和單分子水之間形成單個(gè)氫鍵或者雙氫鍵。 在研究的四種形成 單個(gè)氫鍵的情況下有兩種情況下的氫鍵能量很接近。 形成雙氫鍵時(shí)總 的能量明顯低于形成單氫鍵時(shí)的總能量。關(guān)鍵詞：Gauss98程序，GaussView醋酸，水，氫鍵Abstrac:

2、t Acetic acid single-molecule and single hydrogen bonds between water molecules, although it sounds simple, but because of acetic acid contains two types of two types of hydrogen and oxygen in the water there is a two hydrogen and oxygen, making the actual existence of the hydrogen bonding More vari

3、ety in the way. GaussView use of acetic acid and Gauss98 process of the hydrogen bonds between water and research. The results show that a single molecule of acetic acid and single water molecule between a single hydrogen bond or double bond. In the four hydrogen bonds to form a single case where th

4、ere are two types of hydrogen energy is very close. Two-time to form hydrogen bonds of the total energy was significantly lower than the formation of a single hydrogen bond at the time of total energy.Key words: Gauss98 , GaussView , acetic acid , water , hydrogen bonds前言： Gaussian 是一個(gè)功能強(qiáng)大的量子化學(xué)綜合軟件包

5、。 高斯功能： 分子能量和結(jié)構(gòu)，過渡態(tài)能量和結(jié)構(gòu)，鍵和反應(yīng)能量，分子軌道，多 重矩，原子電荷和電勢(shì)，振動(dòng)頻率，紅外和拉曼光譜，核磁性質(zhì)，極 化率和超極化率，熱力學(xué)性質(zhì)，反應(yīng)路徑。計(jì)算可以對(duì)體系的基態(tài)或 激發(fā)態(tài)執(zhí)行?？梢灶A(yù)測(cè)周期體系的能量，結(jié)構(gòu)和分子軌道。因此，Gaussia n可以作為功能強(qiáng)大的工具，用于研究許多化學(xué)領(lǐng)域的課題,例如取代基的影響，化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，勢(shì)能曲面和激發(fā)能等等。單分子醋酸和單分子水之間的氫鍵作用， 聽起來雖然簡(jiǎn)單， 但是 由于醋酸中含有兩類氫和兩類氧， 水中存在一個(gè)氧和兩個(gè)氫， 這使得 實(shí)際存在的氫鍵作用的方式變得多樣化。 所以研究單分子醋酸和單分 子水之間的氫鍵作用還是有

6、一定的實(shí)際意義的。本論文中應(yīng)用 GaussView和Gauss98程序，采用rb3lyp/6-311g基組進(jìn)行計(jì)算，研究了單分子醋酸和單分子水之間形成氫鍵時(shí)五種不同 的情況。實(shí)驗(yàn)部分 ：1.運(yùn)用GaussView軟件，畫出了五種不同的單分子醋酸和單分子水的組合情況。主要調(diào)節(jié)圖中的水和醋酸分子中的氫原 子和氧原子之間的距離和角度。使得做出的圖形與真實(shí)的情況 下的差距盡量縮小，從而得到好的計(jì)算結(jié)果。將圖形以 *.gjf 的 格式保存。2. 將1中保存的結(jié)果傳到實(shí)驗(yàn)用機(jī)上，在 Linux系統(tǒng)下,編輯*gif文件，采用rb3lyp/6-311g基組進(jìn)行計(jì)算，得到總的能 量和氫鍵的鍵長。3. 編輯3中的

7、*gif文件，將水分子中的原子作為詭原子,進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出該狀況下醋酸分子的能量。4. 編輯3中的*gif文件，將醋酸分子中的原子作為詭原子,進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算出該狀況下水分子的能量。5. 將總能量減去醋酸分子和水分子的能量， 即為該狀況下氫鍵的能量。結(jié)果與討論 ：1. 五種狀況下畫出的圖形和計(jì)算優(yōu)化后的圖形對(duì)比。情況一優(yōu)化前后的圖形，前圖為未優(yōu)化，后圖為優(yōu)化的。情況二優(yōu)化前后的圖形，前圖為未優(yōu)化,情況三優(yōu)化前后的圖形，前圖為未優(yōu)化，后圖為優(yōu)化的。情況四優(yōu)化前后的圖形，前圖為未優(yōu)化，后圖為優(yōu)化的。*3情況五優(yōu)化前后的圖形，前圖為未優(yōu)化，后圖為優(yōu)化的。2.計(jì)算結(jié)果:狀況總能量(A.U.)單分子 醋酸

8、能量(A.U.)單分子 水的能量(A.U.)氫鍵 的能量(kcal)氫 鍵的鍵 長(A)1-305.504-229.074-76.419.1821.93382415464354312-305.504-229.073-76.418.9432.03038176233900553-305.501-229.074-76.419.2901.95925565455913134-305.513-229.074-76.426.6902.22124548142511635-305.556-229.105-76.4310.251.970861557649586901.7863. 結(jié)果討論我們構(gòu)建了五種模型，進(jìn)行了

9、計(jì)算。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們可以看出， 第一種和第三種模型計(jì)算出來的結(jié)果很接近， 可能是有我們所構(gòu)建的 模型為同類模型。從計(jì)算結(jié)果中我們可以看出， 單分子醋酸和單分子水之間形成單 個(gè)氫鍵的時(shí)候，氫鍵能量在69 (kJ)之間。而形成雙氫鍵時(shí)的氫鍵 總能量在30kJ左右。所以形成雙氫鍵的能量要比單氫鍵高很多。參考文獻(xiàn)1. Macromolecular assemblages: Theory and simulation；JeremyH. Lakey， B. V. B. Redd，y Judith Murray-Rust； Current Opinion inStructural Biology2. A density functional theory investigation of NbSi_n(n=1 6)clusters;趙普舉；侯榆青；郭平；陳浩偉；任兆玉；J西北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版 ) , 2005,(05)3. DFT Studies on the Pd_n(n=2_13) Clusters李春森；曹澤星;吳瑋； 林夢(mèng)海； 張乾二 ； 高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)， 2005年 01 期4. Niobium Cluster Structural Stability and Energetic:Calculations and Simulatio