量子化学实验.doc

南 京 理 工 大 学 化工学院实 验 报 告 册 课程名称_ 量子化学_ _ 专 业 材料物理与化学 班 级_ 军化四班 学 号_ 112030295_ 姓 名_ 吴杨阳_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1 熟悉局部及全局极小点2 熟悉内坐标的概念3 掌握flexible and rigid scan.实验方法#blyp/4-31G opt=z-matrix nosymmTitle0 1CC 1 rCl 2 1.8 1 108.2H 2 1.1 1 109.4 3 120.0H 2 1.1 1 109.4 3 -120.0Cl 1 1.8 2 108.2 5 dH 1 1.1 2 109.4 6 120.0H 1 1.1 2 109.4 6 -120.0VariablesR 1.5d 0.0 S 35 10.0#blyp/4-31G scan nosymmTitle0 1CC 1 rCl 2 1.8 1 108.2H 2 1.1 1 109.4 3 120.0H 2 1.1 1 109.4 3 -120.0Cl 1 1.8 2 108.2 5 dH 1 1.1 2 109.4 6 120.0H 1 1.1 2 109.4 6 -120.0VariablesR 1.5d 0.0 35 10.0计算结果与讨论1 比较flexible and rigid scan时C-C键长及能垒的差别在flexible scan中C-C键长为1.5356140，在rigid scan中为1.49876541。由两图中可看出，两种方法算出的能垒位置无明显差别。图1 flexible scan中能垒图示图2 rigid scan中能垒图示2 为何有不同的能垒？由图中看出，不同构象能量的大小不同，这是因为随着构象的不同，原子的相对位置不一样，所产生的位阻效应也不一样，进而能量也就不一样。对位交叉式（两个氯原子处在对位）的能量最低，能量为-997.84a.u，从这个构象出发，再顺时针旋转60，得部分重叠式，其能量较对位交叉式高28.88kJ/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15.79kJ/mol，再旋转60得到全叠式，能量达到最高-997.799a.u，最不稳定。结果显示，1，2-二氯乙烷分子中的C-C键旋转需要克服一定能垒，即存在旋转阻力。实验二 CH3Cl+F-反应(SN2)的机理计算实验目的1 熟悉过渡态的基本特征及如何确定过渡态2 了解离子分子complex3 掌握ZPE校正实验方法1. 分别确定intermediate minima(FMeCl 和ClMeF)2. 确定过渡态结构：# opt=(ts,calcfc,noeigentest) freq3. IRC验证过渡态 ClCH3F ; # IRC=(CalcFC, Maxpoint=30)过渡态计算的输入文件如下：#? opt=(ts,calcfc,noeigentest) freqtt-1 1C -0.150002 0.359777 0.242419Cl 1.919579 0.538192 0.390758F -2.137568 0.054918 0.203370H -0.115796 0.771488 -0.799123H -0.078283 -0.774524 0.254103H -0.276589 0.919476 1.072098计算结果与讨论1 画出反应势能曲线2 确定反应的活化能由图可知，其正反应活化能为：Ea=209.016kJ/mol反应热效应，焓变H=4868.4378kJ/mol。Ea（a.u）Ea（a.u）1-0.07961310.000002 -0.0786432-0.001163-0.0776033 -0.004654-0.0764734-0.010295-0.0752335-0.01775 6 -0.0738736-0.02660 7-0.0723737-0.036458-0.0707138 -0.046929-0.0688939-0.0577010-0.0669540 -0.0685411 -0.0648141-0.07925 12-0.0625242-0.0896913-0.06008 43-0.0997614-0.05750 44 -0.1094115-0.0547945-0.1186016 -0.0519546-0.1273017-0.0489947-0.13552 18-0.0459248-0.14324 19-0.0427449-0.1504720-0.0394550-0.15719 21-0.0360551-0.1634122-0.0325452-0.16341 23-0.0289053-0.1742324-0.0251354-0.17879 25 -0.0211955-0.1827426-0.0