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朱磊，繆強(qiáng)南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院摘要：?jiǎn)畏肿哟姿岷蛦畏肿铀g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(gè)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(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，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(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

6、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(zhǎng)。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(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

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(jì)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(zhǎng)(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(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. Macromolecularassemblages:TheoryandsimulationJeremyH.LakeyB.V.

9、B.ReddyJudithMurray-Rust;CurrentOpinioninStructuralBiology2. AdensityfunctionaltheoryinvestigationofNbSi_n(n=16)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. DFTStudiesonthePd_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. NiobiumClusterStructuralStabilityandEnergetic:CalculationsandSimulations譚凱；林