I. PHÂN TÍCH CÁC KẾT QUẢ TÍNH TỐN
6 89 10 (A1) O (B1) O (B2) O (B1) V (A1)
(A1)--O (B1)--O (B2)--O (B1)--V (A1)--V EIGENVALUES -- -0.63955 -0.52296 -0.44079 0.13572 0.24842
Vân đạo số 9 (LUMO)
Vân đạo phân tử là sự kết hợp tuyến tính của các vân đạo nguyên tử (LCAO)
I.4. Phân bố điện tích
Một cách mặc nhiên, Gaussian sẽ thực hiện sự phân tích để phân bố mật độ điện tích theo thuyết Mulliken mà nĩ phân chia điện tích tồn phần cho các nguyên tử trong phân tử. Dưới đây là phần chủ yếu nĩi về điều này trong file dữ liệu xuất đối với phân tử Formaldehyde (bảng 2.4).
Bảng 2.4 Điện tích tổng cộng
Total atomic charges↑: 1
1 C 0.128551 2 O -0.439946 2 O -0.439946 3 H 0.155697 4 H 0.155697
Sum of Mulliken charges= 0.00000
Bảng 2.4 cho thấy, kết quả của sự phân tích đã phân bố một điện tích âm cho nguyên tử oxy và chia điện tích dương cân bằng cho các nguyên tử cịn lại.
I.5. Moment lưỡng cực và đa cực
Gaussian cũng dự đốn các moment lưỡng cực và các moment đa cực (đến 16 cực). Moment lưỡng cực là đạo hàm bậc nhất của năng lượng theo điện trường áp vào. Nĩ là tiêu chuẩn để đánh giá sự bất đối xứng của sự phân bố điện tích trong phân tử. Nĩ cĩ dạng véc-tơ ba chiều. Đối với tính tốn HF, điều này tương đương với các giá trị X, Y, Z xuất hiện trong file dữ liệu xuất. Bảng 2.5 là moment lưỡng cực và tứ cực của Formaldehyde.
Bảng 2.5 Moment lưỡng cực và moment tứ cực
Dipole moment (Debye):
X= 0.0000 Y= 0.0000 Z= -2.8427 Tot= 2.8427 Quadrupole moment (Debye-Ang):
XX= -11.5395 YY= -11.3085 ZZ= -11.8963XY= 0.0000 XZ= 0.0000 YZ= 0.0000 XY= 0.0000 XZ= 0.0000 YZ= 0.0000
Hình 2.4 dưới đây biểu diễn moment lưỡng cực của Formaldehyde
CO O
H H
Hình 2.4. Moment lưỡng cực của của formaldehyde
Moment lưỡng cực được phân tích thành các thành phần X, Y và Z, trong trường hợp này, nĩ hướng hồn tồn theo trục Z. So với định hướng chuẩn của
phân tử, chúng ta thấy rằng véc-tơ moment lưỡng cực hướng ra xa nguyên tử oxy mà nĩ là phần tích điện âm của phân tử. Đơn vị của moment lưỡng cực là Debye↑ ký hiệu là D.
Moment tứ cực↑ cung cấp một sự gần đúng bậc hai về sự phân bố điện tử tồn phần và ý niệm ban đầu về hình dạng của nĩ. Ví dụ, các thành phần XX, YY và ZZ bằng nhau biểu thị sự phân bố hình cầu. Một trong những thành phần này đủ lớn so với các thành phần khác thì nĩ sẽ tạo nên sự kéo giãn hình cầu theo hướng của trục ấy (trục chứa thành phần lớn nĩi trên). Nếu tồn tại, thì các thành phần ngồi trục sẽ nĩi lên sự biến dạng xuyên trục (kéo giãn ra hoặc nén lại) của ellipsoid. Moment tứ cực (hoặc cao hơn) nĩi chung chỉ cĩ ý nghĩa khi moment lưỡng cực bằng 0.
Cách khác để thu được các thơng tin về sự phân bố điện tử là tính tốn hệ số phân cực. Tính chất này phụ thuộc vào đạo hàm bậc hai của năng lượng theo điện trường.
II. BÀI TẬP
II.1. Tính năng lượng điểm đơn của Propene
File: 2_01 trong thư mục exersice
Thực hiện tính tốn năng lượng điểm đơn của Propene (hình 2.5) và xác định các thơng tin sau trong file dữ liệu xuất:
C C C H C H H H H H Hình 2.5. Phân tử propene
- Định hướng chuẩn của phân tử ? hầu hết các nguyên tử nằm trong mặt phẳng nào?
- Năng lượng Hartree-Fock là bao nhiêu ?
- Độ lớn và hướng của moment lưỡng cực của phân tử ? - Mơ tả tính chất tổng quát của sự phân bố điện tính ?
D (Debye) = e a0 = 1.6 x 10-19 (C) x 0.53 x 10-10 (m) = 0.85 x 10-29 C.m (a0 là bán kính Bohr)
II.2. So sánh Acetone với Formaldehyde
File: 2_03 trong thư mục exersice
Acetone (hình 2.6) cĩ cấu trúc tương tự như Formaldehyde với nhĩm Methyl (CH3) thay cho hydro nguyên tử carbon.
Sự thay thế này cĩ ảnh hưởng gì? Tính chất nào thay đổi, tính chất nào khơng thay đổi ?
OC C C H H H C H H H Hình 2.6. Phân tử acetone __________________
Chương 3
TỐI ƯU HĨA CẤU TRÚC PHÂN TỬ
Cho đến lúc này, chúng ta đã thực hiện các tính tốn cho các hệ phân tử với cấu trúc xác định.
Năng lượng của một hệ phân tử biến đổi theo sự thay đổi nhỏ trong cấu
