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现代量子化学--O2分子的研究

叫个啥名字 发布于 阅读:1189 理论化学


1.对O2分子结构进行优化

对O2分子的单重态以及三重态进行优化。

输入文件(注意文件最后需要空两行)

PS:比较不同基组状态下能量的时候,需要注意D轨道类型,比如利用6-31g基组,默认使用笛卡尔型D轨道(6个D轨道),得到的能量肯定是比使用5个D轨道的能量更低的。因此比较不同基组的能量时,需要加上5D关键词。

这里比较的是同一基组下的单三重态能量,因此不必添加基组类型的关键词。

单重态:

%chk=O2_singlet_opt.chk
%mem=6GB
%nprocshared=2
# UB3LYP/6-311g(d) opt guess=mix

O2 singlet opt

0 1
 O                  1.96553691    0.06828528    0.00000000
 O                  0.75753691    0.06828528    0.00000000

 

 三重态:

%chk=O2_triplet_opt.chk
%mem=6GB
%nprocshared=2
# UB3LYP/6-311g(d) opt

O2 triplet opt

0 3
 O                  1.96553691    0.06828528    0.00000000
 O                  0.75753691    0.06828528    0.00000000

 

输入输出文件: 点击下载

2.对fchk文件中轨道进行可视化

具体操作步骤请移步结合Multiwfny以及vmd,一键生成一系列轨道

3.结果分析

a)体系能量

单重态:

image.png

三重态:

image.png

很明显,三重态的能量更低,因此O2分子的基态为三重态。

b)O2的分子轨道

O原子的层外电子排布为:1S2 2S2 2P4,  两个O原子的原子轨道组合成分子轨道如下图所示,由于O1s的轨道比较局域化,因此只画出来O2分子的价分子轨道。

c)各个轨道的能量轨道占据数目,轨道形状

α轨道的前10个轨道:

β轨道的前10个轨道:

这里的前两个轨道为两个O1s组合的分子轨道,从第三个轨道开始与前面的O2分子轨道图相对应。同时可以看到能量简并轨道的存在。

 

现代量子化学

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