计算化学理论与实践课件 实验一 Gaussian程序使用.pdfVIP

实验一Gaussian程序使用：分子结构计算的输入

实验目的与要求：

计算化学，其本质是对分子体系薛定谬方程所代表的化学

理论通过大型计算机程序的求，模拟化学的各种实验研究。

作为一门计算化学实验课程，主要目的是从实际操作出发，掌

握程序的使用，以便得到预期的结果。对于所涉及的理论和方

法，只要求结合程序的演算能够定性予以理。本实验作为开

始，如标题所言，主要涉及优化分子构型的程序输入及计算结

果的读。

1.1关于Gaussian程序

目前有许多很好的计算化学的程序，Gaussian(www.gaussian.

com)程序是一个最普及的程序，它最早的版本是1970年的

Gaussian70,必威体育精装版的版本是Gaussian03,它可以进行各种类型

的从头算、半经验和密度泛函(DFT)计算，而且有PC机的版本，

很容易使用。

止匕夕卜，GAMESS(www.msg.amesla.gov/GAMESS)是另——4、

被普遍使用的程序，而且是免费的非商•业软件。Spartan

(WWW.)是一个很便利的程序，被有机和有机叁属化

学家广泛使用。Q-Chem(www.q・)和Spartan,多用于

超出HF水平的计算。MOPAC()和AMPAC

()是两个主要进行半经验计算的软件。

HyperChem()则是一个廉价的可用于PC的分子

模拟与可视化的软件。这些程序的基本理论框架是一致的，各

自有局部的发展与特色，使用起来与Gaussian也大同小异。

Gaussian程序可以预言分子和化学反应的许多性质，例如，

分子能量和结构、过渡态的能量和结构、电子密度分布、热力

学性质、振动频率、红外和拉曼光谱、NMR化学位移、极化

率和静电势，等等。本实验教材的重点，通过驻点(分子和反应

势能面上的极小点和鞍点)的优化和性质计算，进行结构与性质

关系的预测和化学反应动力学，包括反应速率和反应机理的预

测。

Gaussian程序还可以进行一些更复杂的涉及学科前沿问题

的计算，例如关于激发态的计算，包括激发态结构、光化学反

应的基态与不同激发态势能面的交叉等。关于溶剂化效应的计

算，包括以连续介质模型考虑溶剂影响以及超分子模型(具体考

虑溶剂分子与反应体系的相互作用)等。

1.2输入的基本组成部分(sections)

G98输入文件的基本结构包括几个不同的部分：

(1)Link0(子程序)命令：设置和命名一些scratch文件；

(2)作业类型(routesection)：组成作业的命令串；

(3)分子说明：分子坐标；

(4)选择的附加说明。每一部分由一行或若干行组成，并用

一空行结束。

1.3关于Link0

G98程序中有一个文件夹，叫Scratch,在其中定义几个运

行过程中要用的文件设（置和命名）：

%chk=name.chk

%rwf=name.rwf

%int=

%d2e=name.d2e

check文件将记录过程信息和结果信息、，作业如果正常完成,

它将记录计算的结果；作业如果非正常中断，它也会记录中断

前的中间结果，可以在此基础上继续完成作业。

rwf读（写文件）：一个复杂的计算过程，程序要不断地读取和

写入信息数（据），rwf就是记录这些读写的文件。

Int积（分文件）：记录双电子积分结果的文件。

d2e微（分文件）：记录二阶导数的文件。

作为缺省（default）,这些文件在成功的作业运行之后，将被

自动删除，但我们总希望保留check文件，以便利用它所记录

的信息做其他的作业。

这些文件不能被直接打开，一般情况下我们仅定义check

文件，后面3个文件都是很大的文件，及时地自动被删除，可

以节省磁盘空间。

1.4内存使用的控制

%mem