5 quants / Лабораторный практикум Квантово-химическое моделирование соединений в пакете HyperChem Учебно-методическое пособие

.pdf

Скачиваний:

599

Добавлен:

25.01.2020

Размер:

2.78 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 / 1818

ОГЛАВЛЕНИЕ
I. ПАКЕТ КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ «HYPERCHEM»	..3
1. Введение ..............................................................................................................	3
2. Использование графического режима в пакете HyperСhem ...................	6
2.1. Рабочее окно HyperChem ............................................................................	6
2.2. Использование мыши и инструментов ......................................................	8
2.3. Открытие файла ...........................................................................................	9
2.4. Использование дисплейных установочных параметров .......................	10
2.4.1. Использование подписей атомов и молекул ....................................	11
2.4.2. Использование различных молекулярных отображений ...............	12
2.5. Выход из HyperChem .................................................................................	13
3. Техника построения и редактирования объектов ...................................	14
3.1. Очистка рабочей области HyperChem .....................................................	14
3.2. Рисование отдельных атомов ...................................................................	14
3.3. Рисование связей ........................................................................................	16
3.4. Работа с выделенными атомами (молекулами) ......................................	18
3.5. Выбор группы атомов ...............................................................................	19
3.6. Удаление атомов или связей .....................................................................	20
3.7. Копирование объектов через буфер обмена ...........................................	20
4. Создание молекул ...........................................................................................	21
4.1. Создание 2-D эскиза ..................................................................................	21
4.2. Сохранение файла с молекулой ...............................................................	22
4.3. Редактирование молекулярной структуры. Создание 3-D модели ......	23
4.4. Маркировка атомов ...................................................................................	24
5. Перемещение, вращение и масштабирование молекул ..........................	25
5.1. XY-перемещение .......................................................................................	25
5.2. Z-перемещение ...........................................................................................	26
5.3. Масштабирование ......................................................................................	27
5.4. XY-вращение ..............................................................................................	28
5.5. Z-вращение .................................................................................................	29
6. Измерение параметров структур .................................................................	30
6.1. Вывод характеристик и установка параметров атомов .........................	31
6.2. Измерение длины связи ............................................................................	32
6.3. Измерение углов между связями .............................................................	33
6.4. Измерение торсионных углов ..................................................................	34
6.5. Отображение водородных связей ............................................................	35
7. Методы расчета в пакете HyperChem ........................................................	36
7.1. Эмпирические методы расчета .................................................................	37
7.1.1. Методы молекулярной механики ......................................................	37
7.1.2. Опции силового поля ММ+ ...............................................................	39
7.1.3. Опции остальных силовых полей .....................................................	41
7.2. Полуэмпирические (semi-empirical) методы расчета .............................	42
7.2.1. Характеристики полуэмпирических методов расчета ....................	44

171

7.2.2. Диалоговое окно параметров полуэмпирических методов ............	46
7.3. Неэмпирический (аb-initio) метод Хартри-Фока ....................................	50
7.3.1. Выбор базисного набора ....................................................................	51
7.3.2. Пример расчета числа базисных функций .......................................	53
7.3.3. Диалоговое окно метода ab initio ......................................................	53
7.3.4. Диалог основных параметров ab initio расчета ...............................	55
8. Выполнение расчета .......................................................................................	57
8.1. Расчет с оптимизацией геометрии (Geometry Optimization) .................	59
8.2. Расчет в одной фиксированной точке (Single Point) ..............................	60
8.3. Расчет в одной точке c учетом конфигурационного
взаимодействия (Single Point CI) .....................................................................	61
8.3.1. Диалоговое окно параметров конфигурационного
взаимодействия .............................................................................................	61
8.3.2. Назначение метода конфигурационного взаимодействия .............	63
II. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕРЫ КОМПЬЮТЕРНОГО ЭКСПЕРИ-
МЕНТА ПО РАСЧЕТУ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ..........	64
9. Минимизация энергии системы и поиск стабильной конформации ...	64
9.1. Выбор силового поля молекулярной механики .....................................	65
9.2. Строительства циклогексана в форме конформации «кресло» ............	66
9.3. Оптимизация геометрии структуры «кресло» ........................................	68
9.4. Преобразование циклогексана из конформации «кресло» в «ванну» ..	69
9.5. Оптимизация циклогексана в форме «ванны» ........................................	71
9.6. Создание циклогексана в форме «твист- ванны» .................................	71
9.7. Оптимизация циклогексана в форме «твист- ванны» ..........................	72
9.8. Анализ результатов ...................................................................................	72
Для самостоятельной работы .......................................................................	73
10. Расчет характеристик систем в гидратной оболочке ............................	73
10.1. Создание изолированного цвиттериона аланина .................................	74
10.2. Сольвация структуры аланина ...............................................................	78
10.3. Использование суперпозиции (наложения) молекул ...........................	82
Для самостоятельной работы .......................................................................	84
11. Моделирование молекулярной динамики ...............................................	84
11.1. Установка параметров моделирования молекулярной динамики ......	85
11.2. Установка воспроизведение динамики .................................................	87
11.3. Установка усреднения и отображения данных для
молекулярной динамики ..................................................................................	87
11.4. Старт молекулярной динамики ..............................................................	88
11.5. Реоптимизация новой структуры ...........................................................	89
Для самостоятельной работы .......................................................................	90
12. Вычисление молекулярных орбиталей, потенциалов,
дипольного момента и зарядов атомов ..........................................................	90
12.1. Создание структурной модели молекулы воды ...................................	91
12.2. Вычисление волновой функции .............................................................	92

172

12.3. Просмотр зарядов атомов .......................................................................	92
12.4. Изображение электростатического потенциала ...................................	94
12.5. Отображение направления дипольного момента .................................	95
12.6. Изображение молекулярных орбиталей (МО) ......................................	97
Для самостоятельной работы .....................................................................	100
13. Протонирование молекулы воды ............................................................	101
13.1. Создание молекулы Н3O+ ......................................................................	101
13.2. Расчет структуры оптимизированного иона H3O+ .............................	102
13.3. Расчет энергии протонирования ..........................................................	104
Для самостоятельной работы .....................................................................	105
14. Расчет колебательного спектра и переходных состояний аммиака 106
14.1. Создание молекулы аммиака ................................................................	106
14.2. Анализ колебаний на пирамидальном аммиаке .................................	108
14.3. Оптимизация плоской формы аммиака ...............................................	110
14.4. Анализ колебаний плоского аммиака ..................................................	111
Для самостоятельной работы .....................................................................	112
15. Расчет самого низкого (первого) возбужденного
электронного состояния этилена и его электронного спектра ................	113
15.1. Создание этилена ...................................................................................	113
15.2. Оптимизация геометрии основного состояния этилена ....................	113
15.3. Расчет электронного (оптического) спектра этилена методом конфи-
гурационного взаимодействия ..........................................................................	115
15.4. Геометрия и энергия триплетного состояния этилена .......................	117
15.5. Вычисление адиабатной энергии возбуждения ..................................	119
Для самостоятельной работы .....................................................................	120
16. Расчет энергетических и термодинамических
характеристик систем ......................................................................................	120
16.1. Расчет теплоты образования (энтальпии) и энергии диссоциации 121
16.2. Расчет энергии ионизации и энергии сродства к электрону .............	123
Для самостоятельной работы .....................................................................	125

17.Построение кривой сечения поверхности потенциальной энергии .126

17.1.Расчет зависимости энергии связи этилена от расстояния между ато-

мами углерода .....................................................................................................	126
Для самостоятельной работы .....................................................................	129
18. Изучение симметрии молекулярных орбиталей
двухатомных молекул ......................................................................................	129
18.1. Анализ молекулярных орбиталей оксида бериллия ..........................	131
Для самостоятельной работы .....................................................................	135
19. Демонстрация и расчет водородной связи .............................................	135
19.1. Водородная связь в димерах воды .......................................................	135
19.2. Модели 1-го и 2-х биполярных ионов глицина ..................................	136
19.3. Расчет водородной связи между молекулами глицина и воды .........	138
Для самостоятельной работы .....................................................................	140

173

III. ЗАДАНИЯ ПО КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОМУ РАСЧЕТУ ФИЗИ-
КО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МОЛЕКУЛ В ПРОГРАММE «HYPER-
CHEM» ................................................................................................................	141
Лабораторная работа №1. Полуэмпирический квантово-химический рас-
чет молекул ........................................................................................................	141
Лабораторная работа №2. Сравнение точности расчета полуэмпирически-
ми методами .......................................................................................................	152
Лабораторная работа № 3. Расчет удельной энергии связи в циклических
соединениях ........................................................................................................	155
Лабораторная работа № 4. Изучение симметрии молекулярных орбиталей
двухатомных молекул ......................................................................................	156
Лабораторная работа № 5. Неэмпирический квантово-химический расчет
молекул ...............................................................................................................	157
Лабораторная работа № 6. Сравнение точности расчета неэмпирическими
методами .............................................................................................................	159
Лабораторная работа № 7. Моделирование молекулярных переходных
процессов ............................................................................................................	161
Лабораторная работа № 8. Исследование водородной связи ......................	162
Лабораторная работа № 9. Сольвация молекул и моделирование молеку-
лярной динамики ..............................................................................................	163
Лабораторная работа № 10. Построение поверхности потенциальной энер-
гии ........................................................................................................................	166
Приложение. Связь между энергетическими единицами .............................	168
Список использованной литературы ................................................................	169
Список рекомендованной литературы .............................................................	170

174

Подписано в печать ___.___.2012 г. Формат 60-84 1/16. Бумага офсетная №1. Печать ротапринтная. Печ. л. ______. Уч.-изд. л. ______. Тираж ______ экз.

Заказ № _________.

ГБОУ ВПО «Кемеровский государственной университет». 650043, Кемерово. Ул. Красная, 6.

Отпечатано в типографии издательства «Кузбассвузиздат». 650043, Кемерово, ул. Ермака, 7.

175

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 1718 / 1818

Соседние файлы в папке 5 quants

#
03.03.2019958.78 Кб49labN1 (H2).docx
#
03.03.20192.54 Mб58labN2 (O2,HCl).docx
#
03.03.20193.58 Mб32labN3 (BeH2,CS2).docx
#
03.03.20191.73 Mб33labN4 (para-dichlorobenzene).docx
#
25.01.20202.78 Mб599Лабораторный практикум Квантово-химическое моделирование соединений в пакете HyperChem Учебно-методическое пособие.pdf