利用Gauss98計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計算軟件研究單分子乙醇和單分子水分子之間的氫鍵mg0824110朱磊，繆強(qiáng)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，聽起來雖然簡單，但是由于醋酸中含有兩類氫和兩類氧，水中存在一個氧和兩個氫，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氫鍵或者雙氫鍵。在研究的四種形成單個氫鍵的情況下有兩種情況下的氫鍵能量很接近。形成雙氫鍵時總的能量明顯低于形成單氫鍵時的總能量。關(guān)鍵詞：Gauss98程序，GaussView醋酸，水，氫鍵AbstractAcet

2、icacidsingle-moleculeandsinglehydrogenbondsbetweenwatermolecules,althoughitsoundssimple,butbecauseofaceticacidcontainstwotypesoftwotypesofhydrogenandoxygeninthewaterthereisatwohydrogenandoxygen,makingtheactualexistenceofthehydrogenbondingMorevarietyintheway.GaussViewuseofaceticacidandGauss98processo

3、fthehydrogenbondsbetweenwaterandresearch.Theresultsshowthatasinglemoleculeofaceticacidandsinglewatermoleculebetweenasinglehydrogenbondordoublebond.Inthefourhydrogenbondstoformasinglecasewheretherearetwotypesofhydrogenenergyisveryclose.Two-timetoformhydrogenbondsofthetotalenergywassignificantlylowert

4、hantheformationofasinglehydrogenbondatthetimeoftotalenergy.KeywordsGauss98,GaussView,aceticacid,water,hydrogenbonds前言：Gaussian是一個功能強(qiáng)大的量子化學(xué)綜合軟件包。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，振動頻率，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。計算可以對體系的基態(tài)或激發(fā)態(tài)執(zhí)行?？梢灶A(yù)測周期體系的能量，結(jié)構(gòu)和分子軌道。因此，Gaussian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

5、題，例如取代基的影響，化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，勢能曲面和激發(fā)能等等。單分子醋酸和單分子水之間的氫鍵作用，聽起來雖然簡單，但是由于醋酸中含有兩類氫和兩類氧，水中存在一個氧和兩個氫，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)行計算，研究了單分子醋酸和單分子水之間形成氫鍵時五種不同的情況。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

6、實(shí)的情況下的差距盡量縮小，從而得到好的計算結(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)行計算，得到總的能量和氫鍵的鍵長。3 .編輯3中的*gif文件，將水分子中的原子作為詭原子，進(jìn)行計算，計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)行計算，計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算優(yōu)化后的圖形對比情況一優(yōu)化前后的圖形，前圖為未優(yōu)化，后圖為優(yōu)化的情況二

7、優(yōu)化前后的圖形，前圖為未優(yōu)化，后圖為優(yōu)化的情況三優(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 .計算結(jié)果：狀況總育區(qū)(A.U.)單分子醋酸育面(A.U.)單分子水的育面(A.U.)氫鍵的育濟(jì)(kcal)氫鍵的鍵長(A)1-305.504338-229.074241-76.4154649.1823541.9312-305.504303-229.073817-76.4162338.9439002.0553-305.501592-229.074556-76.4154559.2909131.9134-305.513212-229.074454-76.42

8、81426.6905112.2635-305.556861-229.1055576-76.43495810.256901.9701.7863 .結(jié)果討論我們構(gòu)建了五種模型，進(jìn)行了計算。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氫鍵的時候，氫鍵能量在69(kJ)之間。而形成雙氫鍵時的氫鍵總能量在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. Macromolecularassemblages:TheoryandsimulationJeremyH.LakeyB.V.

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