GaussView画图技巧PPT课件

1、 1. 三个变形工具 上图的三个变形工具可以实现旋转分子的某一部分以及断键成键和选择键型等功能，我们不妨将这些工具依次称为“键长”、“键角”和“二面角”工具。根据需要必须适当选择某些原子的旋转方式，有“旋转全组”（“Translate group”，默认），“旋转原子”（“Translate atom”）和“固定”（“Fixed ”）三种，如下图所示。第1页/共41页第2页/共41页 例1.1构造乙烷的重叠式构象（思路很简单，只需将其中一个甲基相对于另一个甲基绕C-C 键旋60即可，将二面角从180 度设为120 度，就可以将右边的甲基旋转60 度，从而得到乙烷的重叠式构象。）第3页/共41页

2、 2. 利用加氢工具获得最佳成键位置 利用上图的加氢工具可以对某个原子添加一个氢原子。但这个氢原子的成键取向有时并非我们想要的。解决办法是：既然我们第一个加氢的取向不理想，那么我们就再添加一个，就这样连续不断地加氢，直到所加的氢原子的位置符合我们需要位置。然后利用删除工具将前面添加的氢原子全部删除即可。加氢工具的另一个目的就是为第4页/共41页 后面添加其他基团做准备。用基团工具点击氢原子将氢原子取代掉后即可达到在一定的成键方向添加某个基团的目的。 例2.1：构造出环戊二烯，用删除工具删除CH2的两个氢原子。再用加氢工具加一个氢原子即可得到正确取向的氢。 例2.1：构造出环戊二烯，用删除工具删

3、除CH2的两个氢原子。用加氢工具加一个氢原子即可得到正确取向的氢。用羰基点击氢原子将氢原子取成羰基。第5页/共41页 3. 点群工具(是将分子进行对称化)第6页/共41页 选择菜单 Edit Point Group.即弹出上图的点群工具对话框，选定适当的容差值（tolarence）即可将分子进行对称化，使分子具有某种点群对称性。点击“Symmetrize”按钮后，分子就已经具有相应点群对称性了。如果再选择“Constrain to subgroup”中的某个点群，则笛卡尔坐标轴的定向将按照分子的对称轴进行选取，如下图所示。第7页/共41页第8页/共41页 如果再选中下方的“Always tra

4、ck point group symmetry”选项，则后面当我们利用变形工具改变某个几何参数（键长或键角或二面角）时或者删除工具删除某个原子时，分子将按照对称性的要求自动改变其他对称相关的几何参数（键长或键角或二面角）或删除其他对称相关的原子。 第9页/共41页 例子3.1：构造出环戊二烯，用删除工具删除CH2的两个氢原子。再用加氢工具加一个氢原子即可得到正确取向的氢，用点群工具将 该结构对称化为D5h点群（容差值为0.3），同时选中“Always track point group symmetry”。这样用键长工具将任一个C-C 键长设1.44，键型设为“共轭双键”，则其余四个C-C 键

5、都拥有同等键长和键型。同时具有D5h 点群对称性的环戊烯分子中心就是坐标原点第10页/共41页 4. 显示坐标轴 点击右键菜单可以选择显示笛卡尔坐标轴。显示坐标轴可以更准确地添加原子或虚原子。 例子4.1：接上例，添加一个笛卡尔坐标轴 5. 添加虚原子（构建晶体结构）第11页/共41页 点击上面图标“Atom List Editor”，点击symbol选择一个任意重复的原子为虚原子。 6. 删除虚原子 点击上图，在弹出的“Atom List Editor”窗口中选中要删除的原子，然后选择菜单 Edit Delete Atoms Selected。第12页/共41页 例6.1：接上例添加虚原子7

6、. 利用晶体工具在一定方向复制分子 晶体工具也可以通过选择菜单Edit PBC.调出。晶体工具除了构造一维至三维晶体结构外，还可以实现分子的平移复制。方法是：在弹出的PBC 对话框中选择Symmetry选项卡中的“Lattice Dimension”中的“Three”，即构造三维晶体结构（一般来说三个晶轴的方向中的一个是沿着分子主轴的方向）。我们可以通过调节Alpha 至Gamma 角来得到我们想要的一个晶轴取向，然后第13页/共41页 在“Cell”选项卡中设定晶格长度（a、b 和c 的大小）。再在“View”选项卡中选择该晶轴方向复制的数目，最后点“Combine”按钮既可。完成后可以将P

7、BC 对话框Symmetry 选项卡的“Lattice Dimension”一项设为“None”，即可取消周期性条件。 例7.1，接上例构建三维的晶体结构第14页/共41页 8 复制和粘贴工具进行分子的复制和粘贴 但其局限性在于只能按照软件默认的方向粘贴分子，因此往往需要一些后续操作才能符合我们的要求。第15页/共41页 9. 平移分子，旋转分子 用快捷键Alt+Shift即可平移。用Ctrl+Alt即可旋转分子。第16页/共41页几何优化第17页/共41页 一，几个概念 1.1 密度泛函（DFT） 密度泛函(Density Functional Methods)密度泛函是最近几年兴起的第三类

8、电子结构理论方法。它采用泛函(以函数为变量的函数)对薛定鄂方程进行求解，由于密度泛函包涵了电子相关，它的计算结果要比 HF（Hartree-Fock 方） 方法好，计算速度也快。第18页/共41页 1.2 化学模型(Model Chemistries) Gaussian包含多种化学模型,比如 计算方法 Gaussian关键词 方法 HF Hartree-Fock自恰场模型 B3LYP Becke型3参数密度泛函模型,采用Lee-Yang-Parr泛函 MP2 二级Moller-Plesset微扰理论 MP4 四级Moller-Plesset微扰理论 QCISD(T) 二次CI 第19页/共41

9、页 * 在B3LYP水平上进行的计算结果,在几何优化上有明显的优势. 这些结论显示, * 如果可能,使用B3LYP/6-31G(d)进行几何构型和零点能计算,使用B3LYP（函数）的最大基组进行能量计算 。第20页/共41页 1.3基组 基组是分子轨道的数学表达。其中一种为分裂基组 。最精确的方法是B3LYP/6-311+G(3df,2df,2p)和B3LYP/6-31G(d),注意其表示 用后一种方法优化结构,用前一种方法计算能量及性质.这不是最昂贵的计算方法.第21页/共41页 1.4 弥散函数(Diffuse Functions) 6-31+G(d)基组表示的是6-31G(d)基组在重原

10、子上加上弥散基组,6-31G+(d)基组表示对于氢原子也加上弥散函数.这两者一般在精度上没有大的差别. 第22页/共41页 1.5分子结构 首先是电荷和自旋多重度，电荷就是分子体系的电荷了，没有就是0，自旋多重度就是2S+1，其中S 是体系的总自旋量子数，其实用单电子数加 1 就是了。没有单电子，自旋多重度就是1. 1.6分子几何构型 一般可以用迪卡尔坐标，也可以用Z-矩阵(Z-Matrix)第23页/共41页 二，Gaussian 计算实例（进行几何优化,在起始结构的附近寻找具有最低的能量的结构.） 计算优化乙烯结构： 第一步，写好高斯输入文件： 1、（画出乙烯分子结构并保存文件） 2、点击

11、菜单上的Calculate，选中Gaussian.，打开高斯计算设置窗口。第24页/共41页第25页/共41页第26页/共41页 3、设定工作类别optimization，第27页/共41页 4、设定计算方法，Ground State 表示计算基态，DFT表示用密度泛函理论，Unrestricted表示用非限制性的，即分别计算电子和电子；B3LYP 表示用的函数为B3LYP 函数。下一行为计算所用基组设置，本计算采用的基组为6-31G，后面的是加极化函数和弥散函数，我们这儿暂时不考虑。然后再一下行第一个Charge 表示计算分子所带电荷量，这里设为0，表示是中性分子；然后是自旋多重度spin，singlet 表示自旋多重度为1，分子中没有单电子。第28页/共41页第29页/共41页 5、设置作业标题，手写输入ethylene opt。第30页/共41页 6、设置所需资源，%chk=ethylene.chk 表示计算结果生成的chk 文件命名为ethylene.chk，%mem=6MW 表示计算所需内存为6M，%nproc=1 表示所需cpu 数目为1。第31页/共41页第32页/共41页 7、下一个为General，去掉所有的钩，再后面的Guess（初始猜测）、NBO（成键轨道分析）和Solvation（溶剂化）不用管。