量子化学 计算实验 考题[精选].doc

量子化学计算实验 实验一　 1,2-二氯乙烷构象异构及C-C键内旋转能垒 实验目的 熟悉局部及全局极小点 熟悉内坐标的概念 掌握flexible and rigid scan. 实验方法 #blyp/4-31G opt=z-matrix nosymm Title 0 1 C C 1 r Cl 2 1.8 1 108.2 H 2 1.1 1 109.4 3 120.0 H 2 1.1 1 109.4 3 -120.0 Cl 1 1.8 2 108.2 5 d H 1 1.1 2 109.4 6 120.0 H 1 1.1 2 109.4 6 -120.0 Variables R 1.5 d 0.0 S 35 10.0 #blyp/4-31G scan nosymm Title 0 1 C C 1 r Cl 2 1.8 1 108.2 H 2 1.1 1 109.4 3 120.0 H 2 1.1 1 109.4 3 -120.0 Cl 1 1.8 2 108.2 5 d H 1 1.1 2 109.4 6 120.0 H 1 1.1 2 109.4 6 -120.0 Variables R 1.5 d 0.0 35 10.0 计算结果与讨论 比较flexible and rigid scan时C-C键长及能垒的差别 flexible scan中C-C键长为1.5726140，rigid scan中C-C键长为1.5000000。 图一. flexible scan中能垒图示 图二. rigid scan中能垒图示 为何有不同的能垒？ 不同的构象能量, 对位交叉式两个氯原子处在对位的能量最低, 能量为a.u, 从这个构象出发旋转60°得部分重叠式,其能量较对位交叉式高约kJ/mol, 再旋转60°得邻位交叉式,两个氯原子处于邻位,两对氢原子处于交叉位置, 能量比对位交叉式高约 kJ/mol, 在旋转60°得全重叠式, 其能量最高a.u.稳定性最小, 与对位交叉式相比, 其能量高出大约kJ/mol. 结果显示:1,2-二氯乙烷分子的两个碳旋转时需要克服一定的能垒,即存在旋转阻力. 实验二　 CH3Cl+F-反应(SN2)的机理计算 实验目的 熟悉过渡态的基本特征及如何确定过渡态 了解离子－分子complex 掌握ZPE校正 实验方法 分别确定intermediate minima(F－???MeCl 和ClMe???F－) 过渡态 过渡态计算的输入文件如下： #???? opt=(ts,calcfc,noeigentest) freq tt -1 1 C -0.150002 0.359777 0.242419 Cl 1.919579 0.538192 0.390758 F -2.137568 0.054918 0.203370 H -0.115796 0.771488 -0.799123 H -0.078283 -0.774524 0.254103 H -0.276589 0.919476 1.072098 计算结果与讨论 画出反应势能曲线 确定反应的活化能 正反应的活化能为:ΔH=166.56202KJ/mol Ea(a.u.) Ea(a.u.) 1 -0.08656 16 -0.08052 2 -0.0862 17 -0.08081 3 -0.08582 18 -0.08115 4 -0.08541 19 -0.08164 5 -0.08498 20 -0.08228 6 -0.08452 21 -0.08308 7 -0.08404 22 -0.08406 8 -0.08356 23 -0.0852 9 -0.08307 24 -0.08653 10 -0.0826 25 -0.08805 11 -0.08214 26 -0.08975 12 -0.08172 27 -0.09164 13 -0.08134 28 -0.09372 14 -0.08102 29 -0.096 15 -0.08077 30 -0.09847