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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 C1C2C11 54H3C11 08C2111 2H4C11 08C2111 2H3 H5C11 08C2111
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