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文档简介

如何构造分子内坐标,在分子内坐标系中，分子中每个原子的相对位置是用与它成键的另一原子间键长、该键与另一化学键间的键角，以及后者与和它有一条公共边的另一键角所成的二面角来确定。 因此，原子的内坐标一般需借助于称之为“参考原子”的3个其它原子来定义。每个原子的内坐标占一个输入行。例如，定义原子A 内坐标的输入行的格式为：,A (元素标记), 原子1, 键长, 原子2, 键角, 原子3, 二面角,其中: A (元素标记)可采用元素符号或原子序数； 原子1、原子2和原子3一般可采用这3个参考原子在输入流中的序列号（显然，它们的系列号必须小于原子A。亦即，它们在原子A 之前已经定义）。 需注意： 键长的默认单位为； 0 键角180。 二面角的定义为包含原子A、1、2 的平面与包含原子1、2、3 的平面所成的夹角，其取值区间为-180, 180。 二面角所取的正负符号由“右旋法则”确定。,需注意： 键长的默认单位为； 0键角180。 二面角的定义为包含原子A、1、2 的平面与包含原子1、2、3 的平面所成的夹角，其取值区间为-180, 180。 二面角所取的正负符号由“右旋法则”确定。,为方便说明，以H2O2 的两种旋光异构体为例：,图中构型a 与构型b 互为镜像，它们所有对应的键长、键角均相等。按原子定义和输入的顺序，H(1)无参考原子，O(2)和O(3)分别有1 个和2 个参考原子。从第4个原子开始，必须在已输入的原子中取3 个来定义。故H(4)的参考原子1、2、3 分别为O(3)、O(2)和H(1)。,用“右旋法则”确定二面角的正负时，取包含参考3个原子的平面为基准面、参考原子2指向参考原子1的位矢方向为基转轴的正方向。若被定义的原子A与参考原子1、2构成的平面位于基准面的逆时针方位，则其二面角参量为正号，否则为负号。 根据这一规则，原子H(4)的二面角参量在构型a中为+120；在构型b中则为-120。,右旋法则,按输入流排列的全部原子内坐标总称为“Z-矩阵”(Z-matrix)。在各种量子化学计算软件中，Z-矩阵的列顺序略有不同，但内坐标参量的定义均是统一的。H2O2 的Z-矩阵中的原子代号还可采用以下方式：,当用户手头没有构建分子的图像软件可用时，与采用直角坐标相比，取内坐标来编辑分子的几何特性参数要容易和方便得多。在具有较高对称性的分子的几何优化计算中，输入内坐标Z-矩阵还可约减优化变量、节省计算时间并保证优化结果与分子的对称性严格相符。,交错式乙烷分子的Z-矩阵(作业),A4纸上交，写上专业、姓名和学号。 上交时间:下次上课时。,C1 C2 C1 1.54 H3 C1 1.08 C2 111.2 H4 C1 1.08 C2 111.2 H3 _ H5 C1 1.08 C2 111.2 H3 _ H6 C2 1.08 C1
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