【zhou2009個(gè)人文集】關(guān)于HF、H2O的電荷計(jì)算
關(guān)于HF、H2O的電荷計(jì)算
Zhou2009
在尋找與電負(fù)性相關(guān)性好的σ誘導(dǎo)電荷時(shí), Mulliken、NBO等電荷都不合用。必須找到它們?yōu)槭裁床缓嫌,到底?wèn)題在何處?這樣才能試著找到合理、合用的電荷數(shù)值。在對(duì)分子中電荷計(jì)算的深入探討過(guò)程中,HF、H2O是首先要觀察、計(jì)算的有代表性典型分子,也許說(shuō)例子比全盤分析還清楚一些,今后也只以例子分組貼出。顯然這些還只是計(jì)算、思考的筆記,只是前進(jìn)的足跡。
在多次改稿的過(guò)程中Sobereva都參加了討論并提出了寶貴的意見,特此致謝!
1. 從Mulliken、NBO電荷與電負(fù)性相關(guān)性不好談起:
前帖“原子電負(fù)性與其誘導(dǎo)電荷”,用原子電負(fù)性及其誘導(dǎo)電荷(用局部密度差HDD求得)曾經(jīng)得到圖1。
而用另外原子電負(fù)性及其誘導(dǎo)電荷(分別由Mulliken atomic charges和NBO atomic charges求得)曾經(jīng)得到圖2。


從圖1看,原子的σ誘導(dǎo)電荷的值與電負(fù)性有良好的相關(guān)性。原子的σ誘導(dǎo)電荷的值,是隨原子的電負(fù)性增大而增大的。這種橫向的比較表明,在各分子體系中,量化計(jì)算的電荷值是統(tǒng)一的、相互之間是可以定量比較的。
從圖2看,原子的σ誘導(dǎo)電荷Mulliken charges和NBO charges與電負(fù)性的相關(guān)性出現(xiàn)了嚴(yán)重的問(wèn)題。而且Mulliken charges和NBO charges在圖形上何其一致,表明它們有著共同的誤差根源,NBO也并沒(méi)有根本性的改進(jìn)。
我們平日只是從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)中(如電負(fù)性)個(gè)別地感到Mulliken、NBO的電荷尚有問(wèn)題,然而圖2這兩條線卻從橫向展示了問(wèn)題的嚴(yán)重性,但這也揭示了產(chǎn)生這些問(wèn)題本源的線索。從圖2看,C、N、O的誘導(dǎo)電荷竟比F還要大,Cl又一同掉了下來(lái)!從圖形看肯定是有問(wèn)題的,它是怎樣導(dǎo)致的?
在探討這方面的問(wèn)題時(shí),入手分析Mulliken charges都采用HF/STO-3G計(jì)算,這樣指認(rèn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單明了。進(jìn)一步取能量、電荷數(shù)據(jù)時(shí),則會(huì)采用較高基組HF/6-311++G**,使數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確一些,到時(shí)會(huì)作說(shuō)明。
電荷的本源無(wú)非是MO-LCAO,由此就有了原子上的布居電荷和重疊布居電荷,利用得到的wfn文件,進(jìn)入Multiwfn對(duì)分子的MO和MO片段進(jìn)行計(jì)算,并與Mulliken population analysis數(shù)據(jù)作對(duì)照,可以深入了解Mulliken population的構(gòu)成和來(lái)源,特別是要找到什么地方引起了差錯(cuò)導(dǎo)致電荷計(jì)算的失誤。
同時(shí)用HDD方法已經(jīng)得到的數(shù)據(jù)數(shù)量級(jí)來(lái)作參考依據(jù),因?yàn)镠DD得到的σ誘導(dǎo)電荷的值畢竟是與電負(fù)性有良好相關(guān)性的(圖1)。
本來(lái)經(jīng)過(guò)量化計(jì)算得到的系列MO,進(jìn)一步得到的電子密度分布,只是在分子的空間取格點(diǎn),求每一個(gè)格點(diǎn)的電子密度ρ。這里并沒(méi)有原子上密度、也沒(méi)有難分難解的重疊密度問(wèn)題,電子密度ρ就是一個(gè)空間分布,它可以是整個(gè)分子的,也可以是某一個(gè)或某幾個(gè)MO的,還可以是一個(gè)MO的部分片段。
但是為了實(shí)際應(yīng)用,我們還是需要得到分子中原子上電荷的實(shí)際數(shù)量,比如σ鍵誘導(dǎo)電荷對(duì)相關(guān)原子來(lái)說(shuō),有多少電荷發(fā)生了轉(zhuǎn)移呢?而且這種電荷轉(zhuǎn)移又確實(shí)是存在于空間分布的電子密度ρ之中的。
怎樣在量化計(jì)算的實(shí)際結(jié)果中確定我們所需要的電荷數(shù)值呢?
具體說(shuō)在一個(gè)分子H-R中(-R為原子或基團(tuán)),怎樣從它的電子密度ρ,給H劃定一個(gè)空間去得到H上的ρ或者ρ的變化呢?這樣就可以進(jìn)一步得到具體的電荷數(shù)值。
人為地劃分空間并不容易,也不那么合用,歷來(lái)許多學(xué)者都作過(guò)這樣的探索了。
這時(shí)不免會(huì)想到:如果就拿一個(gè)孤立H原子的電子密度ρ和孤立R的電子密度ρ(或者是R中各原子的電子密度ρ),分別在H-R中H的位置和R的位置,與H-R的電子密度ρ來(lái)作電子密度差Δρ,不就可以比較出在成鍵前后這個(gè)H和R空間上的ρ的凈變化了嗎?用圖形展示這種Δρ,研究電子密度ρ在空間的變化,這已是國(guó)際量子化學(xué)研究的通用的方法了。我們還試探了對(duì)Δρ或增或減的各部分作進(jìn)一步定量。
但在實(shí)際操作時(shí),有時(shí)R不易計(jì)算確定時(shí),特別是R中各原子的電子密度ρ不易計(jì)算確定時(shí),又想到:如果就拿一個(gè)孤立H原子的電子密度ρ,在H-R中H的位置,與H-R的電子密度ρ來(lái)作部分電子密度差Δρ,即HDD方法,不就可以比較出在成鍵前后僅H這個(gè)空間上的ρ的凈變化了嗎?
無(wú)論什么情況,現(xiàn)在只計(jì)較H這個(gè)空間的實(shí)際具有的電荷變化總應(yīng)是合理、方便、合用的。
當(dāng)R的電負(fù)性大于H時(shí),H失去電荷,HDD的這個(gè)H處的電荷差值就為負(fù)值,HDD為三維空間格點(diǎn)文件cube,HDD進(jìn)入GsGrid程序,就會(huì)計(jì)算出H處負(fù)值電荷的具體數(shù)值,這個(gè)值主要就是R從H上誘導(dǎo)走的電荷。前面圖1就是這樣得到的電荷,它與作為R的原子電負(fù)性有較好的相關(guān)性。其實(shí),電荷與電負(fù)性的這種相關(guān)性,已經(jīng)開始成為尋找合用電荷數(shù)量級(jí)的判據(jù)。用這種方法,可以從H上誘導(dǎo)走的電荷反過(guò)來(lái)推知-R的電負(fù)性數(shù)值,無(wú)論這-R是原子或基團(tuán)。這時(shí)H就好像一個(gè)電負(fù)性的測(cè)量器,從H上被誘導(dǎo)走的電荷數(shù)值(HDD)可以知道此時(shí)分子中H實(shí)際具有的電負(fù)性,并用來(lái)測(cè)量-R的電負(fù)性數(shù)值。
當(dāng)然,本帖雖然用HDD作為從H上被誘導(dǎo)走的電荷數(shù)值的數(shù)量級(jí)參照,但基本計(jì)算還是根據(jù)從MO得到的原子上的布居電荷和重疊布居電荷來(lái)進(jìn)行分析。
當(dāng)然,此時(shí)要排除非σ鍵誘導(dǎo)電荷對(duì)H電荷的疊加影響,如孤對(duì)電子反饋、超共軛等。
2. HF 分子Mulliken charges的解析和深入探討:
G03對(duì)HF分子作的HF/STO-3G計(jì)算輸出Full Mulliken population analysis:
1 2 3 4 5 6
1 1 F 1S 2.11665
2 2S -0.11740 2.13199
3 2PX 0.00000 0.00000 1.00200
4 2PY 0.00000 0.00000 0.00000 2.00000
5 2PZ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 2.00000
6 2 H 1S -0.00022 -0.07034 0.26556 0.00000 0.00000 0.59415
由此可以得到Mulliken atomic charges(凈電荷):
1 F -0.210846
2 H 0.210846
2.1 Mulliken population analysis中對(duì)角元H上的電荷計(jì)算:
在上面的population analysis中,對(duì)角元為相應(yīng)原子上基函數(shù)所形成的電荷,非對(duì)角元為相應(yīng)兩個(gè)原子基函數(shù)重疊布居電荷。
運(yùn)行multiwfn讀進(jìn)HF.wfn,用功能-3,選1(片段只包含一個(gè)原子),然后輸入2(片段包含2號(hào)原子,即H),然后計(jì)算電子密度格點(diǎn)文件,得到得到H上的電荷0.5937。
可以從上面的population analysis矩陣對(duì)角元H看到相應(yīng)的值:0.5942。它們是吻合的。
現(xiàn)在更深入地看看這個(gè)Mulliken矩陣對(duì)角元H電荷0.5942的構(gòu)成,即它包含些什么?怎樣得來(lái)的?
從計(jì)算結(jié)果看,HF分子共有5個(gè)MO,MO1為F的1s、MO4、5為F的孤對(duì)電子軌道,它們與H的誘導(dǎo)電荷都沒(méi)有關(guān)系,其中只有2σ(MO3)是名副其實(shí)的分子軌道,而MO2也包含H基函數(shù),也必須考查一下。
還是老辦法,利用得到HF.wfn文件。先只看MO3這個(gè)成鍵軌道。
運(yùn)行multiwfn讀進(jìn)HF.wfn,用功能-1,選擇MO3,再用功能-3,選1,然后輸入2(即H),計(jì)算電子密度格點(diǎn)文件,得到得到H上的電荷為0.5435。
運(yùn)行multiwfn讀進(jìn)HF.wfn,用功能-1,選擇MO2,再用功能-3,選1,然后輸入2(即H),計(jì)算電子密度格點(diǎn)文件,得到得到H上的電荷為0.05412。
0.5435+0.05412=0.5936
這樣就得到了Mulliken矩陣對(duì)角元H電荷0.5942。于是我們就知道Mulliken這個(gè)矩陣對(duì)角元H電荷數(shù)值的來(lái)源、構(gòu)成了,它是MO3、MO2中H上電荷的加和。
2.2 Mulliken重疊布居電荷的計(jì)算:
同上面一樣,運(yùn)行multiwfn讀進(jìn)HF.wfn,用功能-3,選1,然后輸入1(片段包含1號(hào)原子,即F),最后計(jì)算電子密度格點(diǎn)文件,得到電荷8.9865。這樣再計(jì)算H的,得到電荷0.5937。算HF整體得到9.9703。于是9.9703-0.5937-8.9865=0.3901,這就是H、F基函數(shù)疊加形成的重疊布居電荷。
這也可從輸出的population analysis矩陣計(jì)算到同樣的值:F的2s與H的重疊布居電荷為-0.1407(矩陣列出的值只是重疊布居電荷的一半)。F的2p與H的1s的重疊布居電荷為0.5311。這兩個(gè)重疊布居電荷之和為0.3904。
現(xiàn)在更深入地看看這個(gè)Mulliken重疊布居電荷0.3904的構(gòu)成,即它包含些什么?怎樣得來(lái)的?
還是老辦法,利用得到HF.wfn文件。先只看MO3這個(gè)成鍵軌道。
前面已經(jīng)作過(guò),運(yùn)行multiwfn讀進(jìn)HF.wfn,用功能-1,選擇MO3,再用功能-3,選1,然后輸入2(即H),計(jì)算電子密度格點(diǎn)文件,得到得到H的電荷為0.5435。照此辦理,求得F的電荷為1.3426。
而對(duì)MO3全部基函數(shù)求得的電荷為2.0026。它與分別單獨(dú)求得的F的電荷加上H的1s的電荷相差0.1165,這個(gè)新增的差值就是MO3中F與H重疊布居電荷。
再算一下MO2。
運(yùn)行multiwfn讀進(jìn)HF.wfn,用功能-1,選擇MO2,再用功能-3,選1,然后輸入2(即H),計(jì)算電子密度格點(diǎn)文件,得到得到H的電荷為0.0501。照此辦理,求得F的電荷為1.6702。再將HF.wfn讀入Multiwfn,求得MO2總的電荷為1.9985。。
1.9985-1.6702-0.0501=0.2782
此即是MO2中F與H之間形成的重疊布居電荷。將MO3、MO2中F與H之間形成的重疊布居電荷相加,
0.1165+0.2782=0.3947
這樣也就得到了Mulliken重疊布居電荷之和0.3904。于是我們就知道Mulliken這個(gè)重疊布居電荷數(shù)值的來(lái)源、構(gòu)成了,它是MO3、MO2中H與F上重疊布居電荷的加和。
Mulliken將H上布居電荷加上重疊布居電荷的一半,就得到H原子的電荷了:
0.5942+0.3904/2=0.7894,
并由此得到H的Mulliken atomic charges(凈電荷):0.2106。
然而,化學(xué)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)告訴我們,這個(gè)H的凈電荷值太小了!
2.3 MO2是什么?
其實(shí)MO2應(yīng)該只是F的2s軌道。它的能級(jí)為-1.60382(用6-311++G**計(jì)算,孤立F原子的2s為-1.67382,HF成鍵的MO3能級(jí)為-0.77001)。
MO2中的基函數(shù),只是F的2s軌道在H的攝動(dòng)下極化向空間展開它的形象、或說(shuō)象黃油那樣抹開成電子云時(shí)的軌跡,這時(shí)的基函數(shù)不是指真實(shí)的AO。即此時(shí)F2s軌道還是它自己,一個(gè)完整的2s軌道,基函數(shù)中的Hs并不是一組真實(shí)的AO,只是F的2s軌道的一個(gè)踩點(diǎn)而已。
此時(shí)MO2中Fsp與Hs的關(guān)系完全不同于MO3中的。
在MO3中,Hs既是一組基函數(shù),它同時(shí)又是真實(shí)的AO,Hs有電荷轉(zhuǎn)移到Fsp上了,它們之間還形成了重疊布居電荷0.1165。(此時(shí),MO3中的2s也只是基函數(shù)而已,也不是一個(gè)真實(shí)的AO,它體現(xiàn)了sp雜化。)
可見在MO2中,這時(shí)所謂Hs電荷0.05412和基函數(shù)Fsp與Hs的重疊布居電荷0.2782這些都還只是F2s軌道的組成部分。當(dāng)我們對(duì)整個(gè)MO2的電子進(jìn)行加和時(shí),它嚴(yán)格的是2!
我們還可以作出MO3的電子密度圖(圖3)和MO2電子密度圖(圖4)來(lái)作比較。
MO3除了F核為中心的2sp外,在以H為中心處還可見電子云渦旋,表明此處存在以H核為中心電子聚集。

MO2(圖4)表明整個(gè)圖形是以F核為中心的2s軌道,但是延伸到H處受到極化變形。此時(shí)基函數(shù)Hs安排了電荷0.05412,這在Mulliken電荷中也是要記入H的。

F2s這種極化、延伸,是由于H在與F成鍵時(shí),H向F轉(zhuǎn)移了較多電荷,在H與F之間還提供了所謂重疊布居電荷,使H核外電荷減少,吸引電子的能力增強(qiáng)所引起的。與此同時(shí),F(xiàn)核外電荷增多,吸引電子的能力減弱,但由于2s畢竟是內(nèi)層軌道,受影響較小,能級(jí)只是由孤立F原子的2s的-1.67382上升至-1.60382,并且因H的影響表現(xiàn)為受靜電引力而極化變形。
其實(shí)F核外電荷增多使得其吸引電子的能力降低,對(duì)其上的孤對(duì)電子更是有直接影響的。孤立F原子的孤對(duì)電子為二重簡(jiǎn)并,能級(jí)為-0.73347,而在HF分子中孤對(duì)電子仍為二重簡(jiǎn)并,能級(jí)升高至-0.65110。這孤對(duì)電子也會(huì)受H核影響的,對(duì)比HF分子中孤對(duì)電子與孤立F原子的孤對(duì)電子的電子云分布,可以發(fā)現(xiàn)前者的電荷分布因靜電引力向H也有前傾趨勢(shì),然而由于對(duì)稱性不同、正交,不能形成所謂孤對(duì)電子反饋(此圖易想象未列出)。電子云是多么靈動(dòng)啊!
至此,Mulliken矩陣對(duì)角元H的電荷和重疊布居電荷的構(gòu)成就找到了,它把MO2中,H上的電荷和重疊布居電荷也都等同于MO3中的了,并將它們加和起來(lái)作為H上的電荷和重疊布居電荷,這樣H上的電荷就由0.5435算成了0.5937,重疊布居電荷就由0.1165算成了0.3904,這里存在著嚴(yán)重多算!這種均分MO2中過(guò)大的重疊布居電荷一個(gè)直接的影響是它縮小了原本的電荷因轉(zhuǎn)移形成的差距。這樣就使得H的電荷計(jì)算過(guò)多,使H的凈電荷過(guò)于偏。。ㄗ⒁膺@里的“電荷”是指H上實(shí)際所具有的“電荷值”,而“凈電荷”則是核電荷(1)減去這個(gè)“電荷值”,表明H上電荷的凈變化。)
這種將2s也納入的嚴(yán)重多算,就是Mulliken布居分析的計(jì)算失誤之一!
這不僅使用重疊布居來(lái)表征的Mulliken鍵級(jí)失誤,把這原子之間的重疊布居的電荷均分給相應(yīng)的兩個(gè)原子,又造成Mulliken原子凈電荷的失誤。
2.4 問(wèn)題就出在Mulliken布居分析的基本思想:
Mulliken布居分析的基本思想是:因?yàn)轶w系的整個(gè)電子都是用各個(gè)原子基函數(shù)表示的,只要把這些原子基函數(shù)再分給這些原子的軌道就可以了。
如今基函數(shù)已經(jīng)不能完全等同于原子的軌道了,基函數(shù)常常是一個(gè)MO展開的態(tài)勢(shì),如在HF中MO2中基函數(shù)F2s、F2p與H1s,不能將HF中MO2中的電荷真正分歸到F2s、F2p與H1s,也不能把它們之間的重疊布居電荷看作是H與F之間的,因?yàn)樗皇荈2s自己而已。
我們?cè)诳疾旆肿又笑益I誘導(dǎo)電荷時(shí),曾經(jīng)在CH2O中,需要將孤對(duì)電子反饋在H上的電荷疊加挑剔出去不于考慮,F(xiàn)在在HF中,我們?cè)诳紤]H的電荷時(shí),又需要將F的2s軌道挑剔出去不于考慮。因?yàn)樗麄兌疾恢苯邮铅益I誘導(dǎo)電荷的內(nèi)容。
2.5 對(duì)σ鍵誘導(dǎo)電荷的計(jì)算:
在Molecular Orbital Coefficients矩陣中,我們不僅從縱向可以看到每個(gè)MO都是歸一的,而且從橫向看每個(gè)基函數(shù)的電荷又是可以加和,它又確實(shí)表征著該基函數(shù)與它聯(lián)系的原子軌道所占據(jù)的電荷數(shù)值的。該矩陣是一個(gè)歸一化的嚴(yán)格自洽系統(tǒng),是Mulliken布居分析的出發(fā)點(diǎn)。
由于考慮到誘導(dǎo)電荷只是σ鍵的內(nèi)容,我們?cè)囍粡腗O3來(lái)推算誘導(dǎo)電荷的數(shù)值。為了使數(shù)值更精確一點(diǎn),轉(zhuǎn)而采用HF/6-311++G**計(jì)算數(shù)據(jù)。
從上面算例可以看到,無(wú)論是在Mulliken布居中還是用Multiwfn程序來(lái)計(jì)算電荷,原子電荷(對(duì)角元)因直接從MO系數(shù)來(lái),它們是一致的,F(xiàn)在重點(diǎn)是考察MO層次的重疊布居電荷。
拿這里的HF分子來(lái)說(shuō),重疊布居電荷是HF某一個(gè)MO的電子密度ρ與組成這個(gè)MO的H的ρ和F的ρ之差,它是新的一種Δρ。通常這種相減原子部分的ρ抵消了,只剩下新形成的ρ(由此可計(jì)算的重疊布居電荷)。如圖5就是HF分子MO2的這種Δρ,重疊布居分布在二原子之間。以至于可以用MO的ρ的數(shù)值,減去組成這個(gè)MO各片段的ρ的數(shù)值,就可得進(jìn)一步計(jì)算得到重疊布居電荷。

在Mulliken布居分析中,或者用Multiwfn程序來(lái)計(jì)算,對(duì)HF分子的 MO3的重疊布居電荷也就是這樣計(jì)算的。
這樣求得MO3的電荷值為1.9995,H的電荷值為0.3534,F(xiàn)的電荷值為1.4509,重疊布居電荷為:1.9995-0.3534-1.4509=0.1952
這重疊布居電荷的一半0.0976劃歸H,加上H原有電荷0.3534,共有電荷0.4510,凈電荷為+0.5490,與HDD得到的凈電荷0.3990相比較,感到凈電荷過(guò)于大了!
原來(lái),MO3的所謂重疊布居電荷不能簡(jiǎn)單地這樣用上面的Mulliken布居分析電荷數(shù)值差來(lái)計(jì)算。這可以作出MO3的Δρ(圖6)來(lái)進(jìn)行分析,它表達(dá)了MO與組成它的原子具有了組合系數(shù)的基函數(shù)電子密度的凈變化。圖6所展示的信息,與圖5完全不一樣!圖6表明,MO3中獨(dú)立的F 基函數(shù)片段,是sp型雜化,并且是以雜化后的小瓣朝向H,但一旦與H的基函數(shù)組合之后,卻發(fā)生F的sp向H轉(zhuǎn)移電荷的現(xiàn)象,轉(zhuǎn)移電荷為0.2564,要完全算在H上,而不是象圖5那樣分布在F、H之間需要均分。當(dāng)然這并不表明只是F向H轉(zhuǎn)移了電荷,而是MO3中獨(dú)立的F基函數(shù)片段分配了過(guò)多的電荷,一旦與H組合,電荷又進(jìn)一步作了調(diào)整而已。

轉(zhuǎn)移電荷0.2564,加上H上原有的電荷0.3534,共有電荷0.6098,凈電荷為+0.3902,與HDD得到的凈電荷0.3990相比較,是符合的!
而Mulliken布居分析將這里的所謂重疊布居電荷的一半0.0976劃歸H,這個(gè)數(shù)值與轉(zhuǎn)移電荷0.2564相比較,差得太遠(yuǎn)。這是Mulliken布居分析的計(jì)算失誤之二!
Mulliken布居分析一方面將HF分子的MO2(F2s)這種極化、延伸所形成的所謂重疊布居電荷的一半劃歸了H(0.1494,由Δρ求得),還給出了H上的電荷(0.05012),使得H的電荷算得過(guò)多,多算了0.1995;另一方面卻又將MO3中的電荷調(diào)整轉(zhuǎn)移(0.2564)只以所謂重疊布居電荷的一半(0.0976)計(jì)入H,電荷算得又過(guò)少了,少算了0.1588。而且這一個(gè)“過(guò)多”、一個(gè)“過(guò)少”并沒(méi)有什么相關(guān)性而作為系統(tǒng)誤差相抵消,相反二者各有千秋。多算了0.1995,少算了0.1588,總地來(lái)說(shuō)還是多算了0.0407,這使得HF分子的電荷轉(zhuǎn)移量(即凈電荷)算得過(guò)于小了。
上面這種問(wèn)題是普遍存在的,它造成了Mulliken布居分析給出的電荷值存在很大的失誤。
現(xiàn)在電子密度差Δρ,已經(jīng)由分子片作到MO的基函數(shù)片的層級(jí)了。當(dāng)然它與用孤立原子分子片作的電子密度差Δρ,在概念、數(shù)值意義上又是有顯著差別的。
MO的基函數(shù)片的Δρ,集中表達(dá)了各具有了組合系數(shù)的原子基函數(shù)與它們組成MO之后電子密度的凈變化,定量地給出了重疊布居電荷和新產(chǎn)生的電荷在原子之間的調(diào)整。這不是“把這些原子基函數(shù)再分給這些原子的軌道”,只對(duì)原子的軌道進(jìn)行加減計(jì)算就可以解決的問(wèn)題,因?yàn)镸O的基函數(shù)線性組合產(chǎn)生了許多新的質(zhì)!而且一個(gè)MO的Δρ不一定總是在展示重疊布居的信息,需要具體分析Δρ的圖象來(lái)分析判斷。
這里還只是雙原子分子,在多鍵原子的分子中,問(wèn)題又是怎樣存在著呢?且算一個(gè)有代表性的H2O的例子考察、檢驗(yàn)一下。
[ Last edited by yjcmwgk on 2010-7-16 at 11:47 ]
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能否勞駕專家發(fā)一份PDF版的。謝謝
logsh :
PDF版文稿已發(fā)出。
哇,太強(qiáng)了!。!
洋洋灑灑,讀來(lái)受益頗多,深入學(xué)習(xí),學(xué)海無(wú)涯
您的文中提到的MO信息是如何得到的?如何知道這些MO的性質(zhì),比如是哪個(gè)原子的哪個(gè)軌道,內(nèi)層的,還是孤對(duì)電子的?
我的體系原子較多,共41個(gè),用multiwfn顯示有88個(gè)MO,但是我不知道具體的每個(gè)mo是屬于哪個(gè)原子以及什么類型的。此外,我想刪除某些不必要的mo,僅針對(duì)我感興趣的mo進(jìn)行研究,用multiwfn能否實(shí)現(xiàn)?謝謝!
你的問(wèn)題問(wèn)到關(guān)鍵點(diǎn)上了!
僅針對(duì)感興趣的MO進(jìn)行研究,用multiwfn能實(shí)現(xiàn)。
只是這要從計(jì)算的未開始,即在建立分子的各原子坐標(biāo)時(shí),就要考慮原子坐標(biāo)與對(duì)應(yīng)MO的關(guān)系。
首先、安排好分子的主平面,如xy平面,它常就是我們要觀察的主要原子的平面,如常是母體環(huán),即讓分子的這個(gè)主平面為σ鍵所構(gòu)成的平面體系,且放在這xy平面,并用關(guān)鍵詞nosymm將它固定起來(lái)。這樣主要的π電子體系就垂直于這xy平面,為z取向。于是在MO系列中,當(dāng)我們注意要觀察分子的主要原子部分時(shí),我們就可以方便地將σ電子的MO(Pz無(wú)值)與π電子MO(僅Pz有值)區(qū)分開來(lái)。分別用multiwfn來(lái)研究,用圖形來(lái)展示我們感興趣的MO,乃至相應(yīng)的電子密度圖或電子密度差圖。
其次,如果分子允許的話,最好能考慮將我們最最關(guān)注的原子之間的成鍵,安排在x軸方向上,這樣,該原子的Px、Py和Pz軌道,就分別與x、y和z軸的方向一致,這時(shí)就可以考察最最關(guān)注的原子之間的成鍵在MO中的特色。諸如是哪個(gè)原子的哪個(gè)軌道,內(nèi)層的,還是孤對(duì)電子的;σ電子體系還是π電子體系;P-π共軛之類,
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