hyperchem使用方法(1)
HyperChem应用
HyperChem应用
水中质子的从头计算
用explicit hydrogens画H3O+:
1. 在Build菜单选择Explicit Hydrogens。
2．选择Allow Ions。
3. 在Display菜单选择Labels打开Labels对话框。
4. 选择Symbols单击OK。
5. 在Build菜单选择Default Element打开周期表，设置氧元素为缺省元素。
6. 左键单击Drawing工具。
画H3O+
1. 左键单击工作区创建氧原子。
2. 从氧原子画三个价键得到H3O。
在量子力学计算中添加正电荷：
1. 在Setup菜单选择Ab Initio。
2. 单击Options按钮。
3. 设置总电荷（Total charge）值为1，单击OK关闭Options对话框。
4. 单击OK按钮关闭Ab Initio对话框。
这样就得到了H3O+。
选择基组
1. 在Setup菜单选择Ab Initio。
2. 为基组选择Other。
3. 按下Assign Other Basis Set按钮。
4. 从列表中选择4-31G 单击OK。
5. 为基组选择Minimal (STO-3G)。
6. 选择Apply Basis Set接着单击OK，或者直接选择OK关闭Ab Initio对话框。
观察每个原子应用的基组：
1. 在Display菜单选择Labels。
2. 选择Basis Set，单击OK。
最小化能量结构
计算H3O+的几何优化：
1. 从Setup菜单选择Ab Initio。
2. 单击Options按钮，保证Total charge = 1，Spin multiplicity = 1，
Spin pairing = RHF，Conver-gence limit = 0.01，Iteration limit = 50，Accelerate conver-gence= Yes，为几何优化选择合适的选项。Single Point only选项在几何优化中不起作用，
因而可以是任何值。
3. 左键单击OK关闭Options对话框和Ab Initio对话框。
4. 从Compute菜单中选择Geometry Optimization。
5. 选择Polak-Ribiere作为几何优化方法，RMS gradient值为0.1，左键单击OK开始几何优化。H3O+优化
结果为键角113.74 度键长0.99 埃。
计算优化后H3O+包括相关能的总能量：
1. 从setup菜单选择Ab Initio，选择Options按钮并选择计算MP2 correlation energy，
依次单击OK关闭对
话框。
2. 从Compute菜单中选择Single Point。
计算结果：用STO-3G基组计算H3O+总能量，在SCF级别为为-47270.57 kcal/mol，在MP2级别为-47300.98，
包括了-30.50 kcal/mol相关能。
质子能量
计算H2O + H+优化的STO-3G 能量：
1. 选择Drawing工具，右键单击H3O+中的一个氢，把它删除形成H2O。
H +的电能是零，所以计算H2O 的质子能量从H2O 能量中减去前面计算的H3O+能量。
2. 从Setup菜单选择Ab Initio，选择Options按钮，把Total charge从1 改变成0，接着依次单击OK关闭
这些对话框。
3. 从compute菜单选择Geometry Optimization优化H2O，就像前面优化H3O+一样。优化结果为键角100.00 度，键长0.99 埃。用STO-3G 基组计算H2O 总能量，在SCF 级别为为-47041.82
kcal/mol，在MP2 级别为-47066.21 kcal/mol，包括了计算的-24.45 kcal/mol相关能。得到质子能量在SCF 级
别为228.75 kcal/mol ，在MP2级别为234.77 kcal/mol。
氨振动态和转动态的从头计算
构造氨：
1. 左键单击Build菜单的Explicit Hydrogens使其不被选择。
2. 在Build菜单选择Default Element。
3. 把缺省元素设置为N。
4. 左键单击Drawing工具。
5. 左键单击工作区，建立一个N 原子。
6. 在Build菜单选择Add H 和Model Build，构造NH3。
选择基组
1. 在Display菜单选择Labels。
2. 选择原子标志为Basis Set并单击OK关闭对话框。原子标志显示为当前的基组。目前的显示是"None"。
3. 从Setup菜单选择Ab Initio。
4. 为基组选择Small (3-21G)接着单击Apply Basis Set。选择OK。这是每个原子的标志为"3-21G"。
5. 用选择工具选择N 原子。
6. 从Setup菜单选择Ab Initio。
7. 按下Advanced Options按钮，并保证Number of d Orbitals 选择为Six。
单击OK回到Ab Initio对话框。
8. 按下Extra Basis Function按钮，选择D Shell Type，Exponent设置为1.0。依次选择OK关闭Ab Initio
对话框。现在添加了有六个基元d 形轨道的额外壳层，每个轨道指数为1.0。
9. 右键单击空白区域，取消对N 原子的选择。现在准备用这个基组对氨进行从头计算。
对锥状氨进行振动分析
1. 从Compute菜单选择Geometry Optimization，执行Polak-Ribiere优化，RMS gradient
of 的值为0.1。更
好的SCF收敛需要设置为0.01。这需要更多的时间。结果(H-N-H angle = 106.5度，N-H bond length = 1.01
埃)非常
接近实验值。这是平衡态的基组。
2. 从Compute菜单选择Single Point，计算包括MP2相关能的总能量。SCF级别总能量是-35086.49 kcal/mol，
包括MP2相关能的总能量是-35191.11kcal/mol。
3. 从Compute菜单选择Vibrations，执行优化几何的振动分析。这需要几分钟。
4. 从Compute菜单选择Vibrational Spectrum显示振动光谱。
5. 确保选择Animate Vibrations。单击光谱右侧的最低振动能量，并按下Apply 按钮。移走光谱窗口，在
HyperChem就可以看到氨分子最低频振动了。观察其他振动的方法一样。
6. 选择最右侧的最低频跃迁。按下Apply 按钮并单击OK 关闭振动光谱窗口。用X-Y 旋转工具旋转氨分
子可以彻底观察最低频振动。
7. 选择Cancel菜单停止振动。从Display菜单选择Labels取消里面的任何显示标志。从Display菜单选择
Renderings。单击IR Vectors和OK显示本征振动模式。用X-Y旋转工具旋转氨分子可以彻底观察IR vectors。
8. 从Compute菜单选择Vibrational Spectrum再次显示振动光谱。单击breathing 跃迁并按下Apply按钮观
察IR Vectors的breathing运动。
注意：在振动分析计算以前进行执行几何优化是非常重要的，因为基本振动过程假定初始能量是零。
乙烯最低电子激发态的从头计算
优化乙烯的基态
通过前面几个例子的学习，你已经对从头计算有了初步的了解，所以下面的一些指令将省略。用STO-3G 基组构造乙烯：
1. 在File菜单中选择New，刷新工作区。
2. 确保Explicit Hydrogens没有选择。
3. 从Default Element中选择碳，并画一条C-C 单键。单击碳键中部使它变成双键。
4. 从Build菜单选择Add H 和Model Build构造乙烯。
5. 从Setup菜单选择Ab Initio，并选基组为Minimal (STO-3G)。同时令Total charge = 0，Spin multiplicity =
1，Spin pairing = RHF，Accelerate convergence =Yes，SCF Convergence limit = 0.0001. 按下CI按钮选择CI
Method 为None。
优化乙烯基态：
1. 选择Compute菜单的Geometry Optimization。选择Polak-Ribiere方法，RMS gradient 为0.01。选择OK
关闭对话框。
得到的结果为：
C-C bond length：1.31 埃，C-H bond length：1.08 埃，H-C-H angle：115.7 度。
计算相关能：
1. 在Setup菜单选择Ab Initio，按下Options按钮并选择MP2 correlation energy。单击OK回到工作区。
2. 在Compute菜单选择Single Point。
得到结果：
SCF能量：-48364.64 kcal/mol ，MP2总能量：-48438.61 kcal/mol，包括-74.97kcal/mol相关能。具体运算
结果可能会与这个值有微小的差别。
乙烯基态轨道
观察乙烯的轨道和轨道能量图：
1. 从Compute菜单选择Orbitals。
拖鼠标放大最高占据轨道（HOMO）和最低空轨道(LUMO)。这两个轨道归属为π(HOMO)和π*(LUMO)轨
道。乙烯分子的最低激发态相当于把一个π电子移到π*轨道上。这个π-π*跃迁导致激发单重态和三重态。
2. 选择这两个轨道，画轨道图。
乙烯的CI和电子光谱
计算乙烯的光谱：
1. 从Setup菜单选择Ab Initio。
2. 单击Options按钮。
3. 单击CI按钮。
4. 选择CI 方法为Singly Excited。
5. 选择Energy Criterion而不是Orbital Criterion。键入最大值：1000，
作为Maximum Excitation Energy。一直单击OK直到回到工作区。
当执行单重激发CI 计算的时候，把大量潜在的组态混合在一起。这些组态涉及单电子激发，需要决定包
括多少行列式。这可以通过定义有多少占据轨道和空轨道或者定义与两个轨道之间的能量差有关的energy
criterion来确定。这里选择1000 将包括CI中所有的单重激发组态。
6. 从Compute菜单选择Single Point。
7. 计算结束，选择Compute菜单中的Electronic Spectrum。
最强峰位于52.7 nm与π-π*跃迁无关。最低能量跃迁(波长最长)位于最右端的313.7 nm ，是三重π-π*跃迁。
当然，这是一个禁戒跃迁（一级近似）。最低能量允许跃迁位于106.4 nm，是单重π-π*跃迁。乙烯三重态的几何与能量
由于乙烯的最低激发态（三重）与基态（单重）自旋不同，所以可以用HyperChem很容易的计算出优化的
SCF 波函数。当激发态和基态有相同的对称性的时候，这不是一个简单的计算，目前Hyper-Chem 还不能
够完成这个计算，除非像上面完成的一样，基态提供了CI 信息。而三重态就可以直接做计算。计算三重态乙烯的几何：
1. 在工作区构造一个乙烯。我们前面已经得到了这样一个乙烯基态的优化结构。
2. 在平面乙烯上选择扭转角，接着在Edit 菜单选择Set Bond Torsion把扭转角变成30°。
3. 在Setup菜单选择Ab Initio并设置Spin Multiplicity=3，Spin Pairing=UHF。设置SCF
convergence=0.0001，
同时保证使用的是Minimal (STO-3G)基组。单击OK返回工作区。
4. 从Compute菜单选择Geometry optimization。设置RMS gradient=0.01。结果是：激发三重态从基态扭曲
到90 度。C-C 双键从1.31 埃伸展到1.49 埃。C-H 距离仍旧保持1.08 埃。H-C-H 角为117.8 度。
计算绝热激发能：
1. 在Ab Initio中按下Options按钮，选择MP2 correlation energy。选择OK回到工作区。
2. 在Compute菜单选择Single Point。
优化的三重激发态SCF能量为-48328.65 kcal/mol，比优化的单重基态高35.99 kcal/mol (794.4 nm) 。这是
绝热激发能。激发三重态的MP2相关能(-45.02 kcal/mol)远远小于基态的这个能量(-74.43 kcal/mol)。所以，
考虑到相关影响，绝热激发能是65.84 kcal/mol (434.3 nm)。
水分子轨道计算
构造水分子
1. 在Display菜单，确保Show Hydrogens打开，Rendering对话框Sticks栏中的Perspective关闭。
2. 关闭Default Element对话框中的Explicit Hydrogens，设置缺省元素为O。
3. 在工作区画一个氧原子。
4. 双击Selection激活Model Builder。它自动为氧原子添加氢原子。
5. 设置Label添加元素符号。结果是这样：
∣H
∣
∣
∣
O╲
╲
╲H
键角是109 度。
结构校准
1. 在Edit菜单选择Align Molecules。
2. 在Align对话框选择Secondary，With对话框选择Y Axis。
3. 关闭Minor Axis。
4. 选择OK。
得到这样的水分子：
H H
╲╱
╲╱
╲╱
╲╱
O
5. 把这个结构保存为h2o.hin。
显示原子电荷
1. 打开Labels对话框。
2. 把Charge 作为Atom的选项，单击OK。
计算波函
1. 在Setup菜单选择Semi-empirical。
2. 选择CNDO 方法。选择Options。当然也可以选择其他方法。
3. 在Semi-empirical的Options的对话框中使用下面的值：
Total charge: 0, Spin multiplicity: 1, Spin Pairing: RHF,
State: Lowest, Convergence limit: 0.0001, Iteration limit: 50,
Accelerate convergence: NO。
这意味着两次叠代计算的值的差小于0.0001 kcal/mol，叠代次数已经达到了最大的次数50 次。
4. 选择OK回到工作区。
5. 选择Compute菜单中的Single Point。
结果：能量，梯度，和原子电荷如图所示：
0.145 0.145
╲╱
╲╱
╲╱
╲╱
-0.290
窗口左下角：
Energy=-320.414117, Gradient=124.385845, Symmetry=C2V
(结果可能会有略微差别。)
画电势
1. 取消labels显示。
2. 从Compute菜单选择Plot Molecular Properties，打开Plot Molecular Properties Options对话框。
3. 选择Electrostatic Potentia和2D Contours。
4. 单击Contour Grid标签显示栅格。
5. 设置Horizontal grid points为60。
6. 设置Vertical grid points为60。
7. 设置Contour levels为30。
8. 设置Plane Offset为0.5 埃。
9. 选择OK开始计算。
10. 一会儿，将会显示静电电位。
11. 重新打开Plot Molecular Properties Options对话框指定3D Isosurface取代2D Contours。
12. 单击Isosurface Rendering标签显示Isosurface Rendering属性菜单。在Electrostatic potential contour value
文本框中指定值为0.1，选择Rendering类型为Shaded surface。
13. 单击Isosurface Grid标签显示Isosurface Grid属性菜单。设置为Medium grid。
14. 单击OK开始计算。
15. 重新打开Plot Molecular Properties Options对话框指定3D Mapped Isosurface。
16. 单击Isosurface Rendering标签。在文本框指定Total charge density contour value
为0.135，选择Gouraud
shaded surface作为Rendering类型。
17. 单击Mapped Function标签。指定Minimum值为-1.0，Maximum值为1.0，并保证Display Range Legend
选项打开。
18. 单击OK开始计算。
画总电荷密度
由于HyperChem中的半经验方法不包括内层电子，显示的电荷密度是价电荷密度。
画总电荷密度：
1. 打开Plot Molecular Properties对话框。
2. 选择Total Charge Density类型，选择2D Contours，单击OK关闭这个对话框。
总电荷密度也可以显示为3D Surface，但不能用Mapped 3D Surface。
用HyperChem算光谱
一．HyperChem的功能
1．构造分子
2．优化分子结构
3．研究分子反应
4．观察轨道和电子图谱
5．评估化学反应路径和化工机械装置
6．研究分子动力学
HyperChem的功能是非常多的。限于本人的专业方向，化学反应不是我关
心的，我只介绍HyperChem在分子光谱学方面的应用，并且其中很多关于红外、
拉曼光谱以及晶体的内容被我略掉了，感兴趣的自己去摸索吧。
另外，HyperChem的帮助文件其实就是一本HyperChem入门的傻瓜书。而HyperChem自带的几个PDF文件每个都有三五百页，既有HyperChem入门教材，
又有量子化学的参考书籍。现在国内量化方面的书籍很少，而英文的新书几
乎就见不到。所以这些东西对学习量子化学肯定会有帮助的。Hyperchem详细
介绍及更详尽的使用方法，见Referenc.pdf和Getstart.pdf文件。
还有最重要的一点，我用的HyperChem是6.0 版。
二．可能遇到的量子化学名词术语
1. RHF 和UHF：（自旋）限制的(restricted)和非限制(unrestricted)的
Hartree-Fock方法
2. GTO：Gaussian type orbitals，
高斯基组
3. STO：Slater型轨道函数
4. LCAO-MO 方法：将分子轨道表达为原子轨道现行组合的方法；
分离原子极限法
5. HOMO：最高占据分子轨道
6. LUMO：最低未占据分子轨道
7. CI：Configuration Interaction，
组态相互作用
8. SCF：Self-consistent field ，自恰场
9. MCSCF：多组态自恰场方法
三．分子电子态的理论及其量子化学计算的实现
HyperChem用自旋状态描述电子态(也就是多重度，即2S+1)，如：单重
态(S=0，2S+1=1)，双重态(S=1/2，2S+1=2)，三重态(S=1，2S+1=3)，或者四重态(S=3/2，2S+1=4)。把这些态看作有0、1、2 或者3 个未成对电子。偶
数的电子导致单重态或者三重态，而奇数的电子导致双重态或者四重态。HyperChem不考虑更高的多重度，像五重态，等等。分子基态电子态通常不
应该是四重态，正常情况应该是单重态、双重态或者三重态。其他所有态都
是激发态。偶数个电子的系统基态正常情况应该是单重态，但是三重态的基
态也是可能的，这和分子轨道排列有关。例如，有一个成功的分子轨道理
论解释了为什么氧分子有三重态的基态(HOMO 简并，并且被两个电子占据)。
有奇数个未成对电子的分子(自由基)基态一般是双重态。
HyperChem半经验方法计算通常要求一个给定多重度的最低能态或者一
个给定多重度的次最低能态。由于大多数偶数个电子的分子是没有未成对电
子的闭壳层单重态，所以只有最低的三重态是可用的，而次最低三重态是不
可用的。例如，苯有偶数电子并且基态是闭壳层单重态。可以计算基态(最
低单重态)，第一单重激发态(次最低单重态)，或者第一三重激发态(最低三
重态)。简而言之，当HOMO 被两个电子占据，或者一个电子占据HOMO 而另一
个在LUMO，将产生单重或三重激发态。对于双重态和四重态，只有给定多
重度的最低态是可用的。
对开壳层RHF半经验计算，half-electron方法相当于一个闭壳层计算。
例如，如果计算最低双重态，包含未成对电子的轨道实际上被两个自旋相反
的1/2电子占据。这就是说闭壳层Hartree-Fock计算可以用来决定轨道。对
闭壳层SCF能量的一个修正是完全描述双重态。对于偶数电子和闭壳层基态
的分子而言，这意味着第一单重激发态和三重激发态有一样的轨道——都用
HOMO 和LUMO 轨道成对的1/2电子计算。然而，这个修正应用于计算1/2-电子态的能量将导致三重态比单重态低。
UHF只允许给定多重度的最低态计算。例如，可以用UHF计算苯的最低三
重激发态，则不能用来计算单重激发态。这是由于HyperChem中的UHF不允许
任意的轨道占据，也不执行允许描述多重态的CI计算。
对RHF来说，可以计算CI波函数。这种计算由一系列计算出来的RHF轨道
开始，或者从最低单重(双重)，或者从半电子的单重和三重(双重和四重)轨
道。这种初始计算作为参考态使用。从参考态，一套微观态产生了。轨道标
准（orbital criterion）或者能量标准（energy criterion ）可以用来选
择这些微观态。一套更准确的电子态可以通过这些微观态适当的线性组合构
成。从CI计算的这些态的结果可以通过log文件察看。
当使用CI的时候，优化和分子动力学任务不能被执行。当CI计算完成的
时候，能量梯度(以及几何优化和分子动力学)不能使用。因为在这种情况下，
做任何几何优化都需要另一个态或程序，而进行的CI计算只能获得光谱信息，
像紫外—可见光谱。
四．分子光谱
1．振动分析和红外光谱
振动频率的性质随使用的semi-empirical方法而变化。一般来说，AM1 和
PM3比基于CNDO 或INDO 方法更接近试验结果。如果在拉曼光谱中出现负频率，说明这不是分子能量最小的结构。一个有效的最小能量结构只有正频率。这
些方法中，PM3方法最接近实验值，误差一般在10%。下面的表显示了计算CO2
基频的准确度(cm -1 )：
Normal Mode CNDO INDO AM1 PM3 Experiment
bend 571 553 525 521 667
asymmetric stretch 1888 2080 1480 1406 1340
symmetric stretch 6427 5737 2565 2386 2349
2．紫外—可见光谱
用PM3方法，HyperChem计算乙烯最强跃迁吸收波长是207 nm，十分接近实验值190-200 nm。在使用HyperChem计算完电子光谱之后，可以使用下表标记计算的跃迁和定性地评估计算准确度：
Substrates Absorption maxima (nm)
Simple alkenes 190-200
Acyclic dienes 220-250
Cyclic dienes 250-270
Styrenes 270-300
Saturated ketones 270-280
α,β-Unsaturated ketones 310-330
Aromatic ketones and aldehydes 280-300
Aromatic compounds 250-280
五．电子光谱计算过程
紫外—可见光谱学的应用包括光化学，光生物学，光物理学以及分析光
谱等多种学科。在用singly excited CI进行semi-empirical Single Point
计算之后，使用Electronic Spectrum命令计算UV-visible或者电子光谱。
除了Extended Hückel不能使用外，可以使用ab initio或者semi-empirical 方法。要想生成UV-visible光谱，首先必须使用选择的semi-empirical方法
进行singly excited CI计算。
计算过程：
1. 选择semi-empirical或者ab initio方法并为CI选择Singly Excited。
需要在CI选项对话框中指定至少一个占据轨道和至少一个未占据轨道，
或者指定一个至少和HOMO-LUMO 间隔一样大的能量标准。否则得不到光
谱。一般来说，当包括更多的轨道或者增加能量标准的时候，计算花费
的时间更长，而光谱结果反而更准确。
2. 在Compute菜单中选择Single Point。
HyperChem完成SCF计算获得与分子单重基态有关的参考电子组态。接下
来，HyperChem 产生一系列单重激发组态，计算其中的哈密顿矩阵元素，
接着把矩阵对角化得到电子态光谱。
3. 计算结束后，选择Compute菜单的Electronic Spectrum。
这将打开Electronic Spectrum对话框。对话框中出现两套线(跃迁)。顶
部显示所有的电子激发态(单重态和三重态)；底部仅显示光谱活性的电
子态及其相对强度。
4. 左键单击不同的线或者使用1，2 键得到这些线的信息。
六．HyperChem的Configuration Interaction（CI）对话框
CI计算可以用来改善波函数的品质和态能量。SCF能级计算是建立在单
电子模型基础上的，其中每个电子是在由分子中其他n-1 个电子建立的平均
场中运动的。CI计算可能是超过SCF最广泛使用的计算方法。SCF计算生成一
个描述电子占据轨道的组态。其他组态可以通过把电子从占据轨道激发到虚
的(未占据)轨道，由这个参考组态产生。CI计算产生一套改善的态，每个态
由这些组态的线性组合表示。
使用CI对话框可以控制CI计算的设置。要访问这个对话框，选择Semiempirical 对话框Option选项中的CI。
CI Method的选项有：None，Singly Excited和Microstate。
None
如果不想使用CI选择None。
Singly Excited
在CI计算中仅包括单重激发组态。
Microstate
包括多重激发态，也包括单重激发态。
Orbital Criterion
Occupied
从HOMO 开始到那些激发电子的占据轨道范围。
Unoccupied
从LUMO 开始到那些激发电子的虚拟轨道范围。
Energy Criterion
Maximum Excitation
CI计算中占据轨道和未占据轨道之间最高轨道能量差(eV)。Maximum
Energy越高，CI计算中包括的组态数越多。
七．一个例子：计算双原子分子InCl的电子光谱
1. 画出InCl分子。
选择Build菜单中的Default Element对话框，从元素周期表中选择In。
关闭周期表，选择工具栏中的Draw工具（从左数第一个），在工作区画
出一个In 原子。用同样的方法画出Cl原子，并把In 和Cl连接。用Select
工具（从左数第二个）选中分子之间的连线，使它变成绿色，在Build
菜单Constrain Bond Length对话框中给定InCl键长。InCl分子就画好
了。此外，还可以在Display菜单Labels对话框中规定Atoms显示Symbol，Bonds 显示Bond Length。这样就会显示元素符号和键长了。
2. 双击工具栏Select图标构造分子模型。
Cl
|
注意，不要把分子变成In
H ^ H
如何做到这一点呢？我的经验是，在进行第一步的时候，先画In 原子，
再把缺省原子定义为Cl，然后用Draw工具从In 原子连出一条线，就成了
In-H。在H 原子的位置点一下，In-H 就变成了In-Cl，这样在进行第二步
时就不会出现上面的那种四原子分子结构了。
另外，虽然没有第二步也可以出结果，但极有可能是错的。
3. 选择Setup菜单中的Semi-empirical。
4. 选择PM3，接着左键单击Options。
5. 在Semi-empirical的Options对话框中，选择RHF(计算电子光谱必须选择RHF)，设置Total charge，Spin multiplicity，并选择Lowest state。
6. 选择CI。
7. 选择Singly Excited作为CI Method。Singly Excited是计算光谱能量最
有效的方法。
8. 选择Orbital Criterion，指定Occupied和Unoccupied轨道。也可以使用Energy Criterion。
9. 选择OK按钮依次关闭所有对话框，接着从Compute菜单选择Single Point 进行计算。
10. 计算完成后，从Compute菜单选择Electronic Spectrum。
11. 左键单击右下部的线，这条线会变成紫色，说明被选择了。HyperChem
在对话框底部就会显示这个跃迁的信息。
InCl计算结果：
计算光谱波长（nm）实验波长（nm）偏差
A3Π 态—基态X1Σ态382 344 +11%
B3Π 态—基态X1Σ态354 334 +6%
C1Π 态—基态X1Σ态299 265 +13%
目前还没有人对InCl电子态进行系统的的计算。作为比较，下面给出近
几年国外计算的GaCl 电子态（与InCl结构近似）结果与实验的偏差：
A3Π 态和B3Π 态—基态X1Σ态-17%
C1Π 态—基态X1Σ态-5%
可见，用HyperChem算出的结果还是不错的。
八．总结
虽然在大学本科学习了量子力学以及原子、分子物理的一些知识，但我
毕竟没有系统学习过量子化学，所以现在还有很多东西没搞清楚。加上才接
触这个软件不久，有些问题可能理解的不对，所以上面InCl的结果可能还有
毛病。但无论如何，HyperChem确实是搞固体物理和分子研究的人有必要了解的好东西（我前面说过，HyperChem可以研究包括晶体、红外、拉曼的很多东西）。即使是算不出来什么结果，HyperChem对于加深对这方面知识的理解，以及阅读涉及到这类内容的科技文献，也是很有帮助的。
HyperChem 基本操作
HyperChem基本操作
画原子
1. 打开Element Table对话框。这里有两种方法：
在Build菜单中选择Default Element，或者双击Drawing工具。Default Element对话框允许从周期表中选择缺省元素。
2. 如果单击Properties...按钮，将显示当前选择元素的物理属性。也可以
按下Shift键同时单击元素按钮，结果是一样的。单击OK键，物理属性框
消失。
3. 如果Allow Ions或者Explicit Hydrogens打开（用对勾选择），左键单击这些选项使其关闭。
4. 在缺省元素列表中选择Carbon，接着关闭元素对话框。缺省元素将设置
为碳。当然也可以把打开的Default Element对话框移走，这样可以看到HyperChem工作区。当画原子非常多的分子时，这是非常有效的。
5. 左键单击Drawing工具，把指针移到工作区。
6. 左键单击工作区左下角，将出现一个小圈，代表未成键的碳原子。
7. 在工作区不同位置画更多的原子。
画价键
1. 把指针移到刚才画的第一个碳上。
2. 按下鼠标左键。这是价键在第一个原子的位置。
3. 保持鼠标按钮按下的同时拖向工作区的顶端。
4. 放开鼠标按钮。这是价键在第二个原子的位置。一条线代表两个碳
原子之间的价键。
5. 用仍旧停留在价键末端的指针, 用左键拖向工作区右下角。
6. 放开鼠标按钮。这是第三个原子的位置。
7. 在空白工作区画六个价键，形成一个环。
现在你清楚了如何画原子和分子，并且学会了一些基本技巧。
选择原子
在这个练习中，通过选择原子，你可以学到基本的选择技巧。首先必须设置
选择的级别［原子（atoms），基（residues），或分子（molecules）］。这里设置为原子（atoms）。
1. 左键单击Select菜单。
2. 左键单击选择Atoms。
接下来，关闭Multiple Selections：
1. 左键单击Select菜单。
2. 如果Multiple Selections打开，左键单击来关闭它。
这样当你重新选择一个原子或者一组原子的时候，前面的选择将会取消。
选择原子：
1. 左键单击Selection工具，把指针移到工作区。
2. 左键单击前面创建的原子。这将激活这个原子。可以在Preferences对话框中设置激活的样式。Preferences在File菜单中。
3. 左键单击前面创建的价键中部，这个价键就会激活，价键两端的原子就会被选择。
4. 右键单击工作区的空白处，撤销对所有的原子和价键的选择。
选择一组原子
1. 在Select菜单，确保Select Sphere没有打开。
2. 在工作区左上方挑选一个点。
3. 同时按下鼠标左右键拖向工作区右下角。HyperChem显示一个代表选择区域的矩形。
4. 继续拖左右键，直到想要的原子被包括在矩形里。
5. 释放鼠标按钮。
选择区域所有原子就会被激活。
选择第二组原子：
1. 在Select菜单选择Multiple Selections。打开Multiple Selections 后，在当前的选择中将添加新的选择。
2. 像选择第一组原子一样，左右键同时拖。
3. 释放鼠标按钮，第二组原子被激活。
如果选择工作区中所有的原子，在选择模式中左键单击工作区的空白区域。
撤销对原子的选择：
1. 右键单击未成键原子。这个原子不再激活。
2. 右键单击选择的价键中部。价键两端的原子不再激活。
3. 右键单击工作区的空白区域，撤销对所有原子的选择。
画二维草图
1. 双击Drawing工具，打开Element Table对话框。
2. 打开Allow ions，关闭Explicit Hydrogens。如果关闭Explicit
Hydrogens，在画分子的时候，不自动添加氢。
3. 选择碳，接着关闭对话框。碳设置为缺省元素。
4. 接着按下面操作。
标记原子
1. 在Display菜单选择Labels。
2. 在Atoms 选项框，选择Symbol。靠近Symbol 的单选按钮会被填充。
3. 左键单击OK。
Labels对话框消失，所有的原子将标注元素符号。
删除原子：
1. 左键单击Drawing工具进入绘图模式。
2. 右键单击想要删除的原子，或者想要删除的价键中部。原子和价键就
会消失。
删除多个原子或价键：
1. 左键单击Selection工具进入选择模式。
2. 用左右键在工作区拖出选择的目标。
3. 在Edit菜单选择Clear。
4. 在提示框中选择Yes。
Constrain Bond Length对话框Computed没有限制。由模型决定键长。
Other:
输入一个大于0 至1000 埃的正数。实用范围是0.75 到4 埃。
原子类型（Atom Types）
在分子动力学计算中，分子中每一个原子都有原子类型。原子类型代表具有相似化学环境的一系列同类元
素原子。环境参数包括杂化及其它因素。例如，AMBER 原子类型C 代表一个sp 2羰基碳，CT代表四面
体碳，CH代表一个包括一个氢原子的sp 3碳。分子动力学计算用相同的方法处理同一类型的所有原子。
每一种力场用于一系列不同类型的原子。原子类型一般需要分子动力学计算。但不是半经验计算。每一种
原子类型都有一个不同于其他力场的名称。力场需要原子类型来获得计算参数。MM+力场可以处理缺省的
原子类型（用未知类型**表示）。当在画一个新的分子的时候，HyperChem 给每个原子一个类型名称**，
表示没有指定原子类型。当在Build菜单选择Model Build或者Calculate Types，或者改变力场（使用Setup
菜单的Molecular Mechanics），HyperChem使用Molecular Mechanics Force Field对话框中选择的力场指定
恰当的原子类型。指定类型后，保留的**意味着没有适当的原子类型可用。
?STO-1G and STO-1G* (H and He);
?STO-2G and STO-2G* (H to Xe);
?STO-3G and STO-3G* (H to Xe);
?STO-4G and STO-4G* (H to Xe);
?STO-5G and STO-5G* (H to Xe);
?STO-6G and STO-6G* (H to Xe);
?3-21G, 3-21G*, and 3-21G** (H to Ar);
?4-21G, 4-21G*, and 4-21G** (H to Ne);
?6-21G, 6-21G*, and 6-21G** (H to Ar);
?4-31G, 4-31G*, and 4-31G** (H to Ne);
?5-31G, 5-31G*, and 5-31G** (H to F);
?6-31G, 6-31G*, and 6-31G** (H to Ar);
?6-311G, 6-311G*, and 6-311G** (H to Ar);
Setup设置
Charge 和Spin Multiplicity
在Ab initio和Semi-empirical计算的对话框中出现。
Charge：指定额外的净剩电荷。额外电荷定义当前的分子系统是一个电中性系统，正电系统（阳离子），还
是一个负电系统（阴离子）。
Spin Multiplicity：自旋多重度。闭壳分子的自旋多重度为1（单重态）。一个自由基，有一个未成对电子，
自旋多重度为2（双重态）。有两个未成对电子的系统，自旋多重度一般为3（三重态）。然而在某些情况
下，例如两个自由基，两个未成对电子也可能产生单态。
State
描述系统中价电子的状态。包括指定分子处于第一激发单态(Next lowest)或者Lowest电子态。Lowest
给定自旋多重度的最低电子态。它不一定是基态。
Next lowest
给定自旋多重度（单重、双重、三重或四重态）的第一电子激发态。
在HyperChem 6.0 中，semi-empirical方法通常需要给定多重度的最低能态（lowest）或者次最低能态（next
lowest）的计算。由于偶数个电子的分子没有未成对电子，是闭壳层单态，所以只有最低三重态是有效的，
而次最低三重态是无效的。例如，苯有偶数个电子，并且基态是闭壳层单重态。我们可以计算基态（最低
单重态），第一激发单重态（次最低单重态），或者第一激发三重态（最低三重态）。也就是说，或者HOMO
被两个电子占据，或者一个电子在HOMO，另一个电子在LUMO，产生了激发单重态或者三重态。对双
重态和四重态，只有给定多重度的最低态（lowest）可用。
UHF选项仅允许给定多重度的最低态（lowest）可用。例如，可以用UHF选项研究苯的最低三重激发态，
但是不能用来计算单重激发态。这是因为HyperChem
中的UHF选项不允许任意的轨道占据，也不允许CI计算。
对于RHF选项，可以计算CI波函数。这个计算由一系列计算得到的RHF轨道开始，或者从最低单态（或
双重态），或者从half electron的单态和三态（或双态和四重态）轨道。从这些初始态可以得到参考态，从
这些参考态，产生一系列微观态。通过这些微观态适当的线性组合，可以获得一系列更准确的态。PM3
PM3 方法是对AM1方法的改善，它建立在NDDO近似的基础上。PM3不同于AM1仅仅在于参数值不同。
PM3的参数来自对分子性质更大规模的计算。典型地，未成键相互作用在PM3 中比在AM1中有较小的排
斥作用。PM3最早用于有机分子的计算，但现在对许多主族元素也实现了参数化。
单点计算
单点计算，仅仅执行势能曲面上的一个单个点的计算。例如对一个双原子分子来说，这可能是在点a原子
间距离R=2.0埃的计算。单点计算的结果给出系统在当前几何构型的势能，以及那个点的梯度。在点b，c，
d，或e的单点计算可能将给出更高的能量。如果在关键的部分取足够多的点，利用Origin或者Matlab等
数学工具软件，就能描出势能曲线，从而精确算出离解能De 和核平衡距离re，利用公式就能得到震动参
数ωe。
对多原子系统来说，状况更加复杂，但是本质是一样的。
Orbital中显示的轨道信息
Alpha & Beta
显示选择的轨道是alpha自旋还是beta自旋。
LUMO+
显示选择轨道相对于LUMO 的位置关系。例如，选择能量在LUMO之上的轨道，文本框依次显示+1，+2，
+3......；如果选择能量低于LUMO 的轨道，文本框显示-1，-2，-3......。
HOMO-
显示选择轨道相对于HOMO 的位置关系。例如，选择能量在HOMO 之上的轨道，文本框依次显示-1，-2，
-3......；如果选择能量低于HOMO 的轨道，文本框显示+1，+2，+3......。
Number
显示从能量最低轨道开始的选择轨道绝对数值。对于UHF计算，轨道的alpha和beta列编号分开显示，对
HOMO-和LUMO+选项也是这样。
Energy
以eV 为单位显示选择轨道的能量。
Symmetry
显示选择轨道的不可约表示。
Labels
在轨道显示窗口中，显示每个轨道的电子占据情况和每个轨道的能量。按照约定俗成，向上的箭头代表alpha
自旋，向下的箭头代表beta 自旋。对于RHF计算，最大轨道占据是2；对于UHF计算，最大轨道占据是
1。
Zoom Out和轨道的放大
如果轨道间距太密，在使用Labels时，文字符号会重合在一起，看起来很不方便。通过鼠标左键圈出一个
或相邻几个选择的轨道，这些轨道就会被放大。放大之后，Zoom Out选项可以在窗口中重新回到显示全部
轨道范围。
Orbital Display
设置显示选项，显示等高线或等效面。
2D Contours
这个选项画选择轨道的二维等高线。
3D Isosurface
这个选项画选择轨道的三维曲面。
Orbital squared
选择这一项，图中显示轨道几率密度值的平方。
Options . . .
显示轨道等值面选项（Orbital Isosurface Options）的属性菜单。
Plot
按照指定选项显示选择轨道的等高线或等值面。
分子动力学软件选择
分子动力学软件选择 There are widely used packages like AMBER, CHARMm and X-PLOR https://www.360docs.net/doc/9211573262.html,/amber/amber.html https://www.360docs.net/doc/9211573262.html,/ https://www.360docs.net/doc/9211573262.html,/ CHARMm and X-PLOR both use the same forcefield. Amber's is different. If you're Wintel-bound, you could try Hyperchem, which has a free downloadable demo: https://www.360docs.net/doc/9211573262.html,/products/hc5_features.html It has a nice structure build capability (the other packages have powerful languages, but can be intimidating to new users). OpenSource adherents can find a wealth of free packages at SAL, an excellent site: https://www.360docs.net/doc/9211573262.html,/Z/2/index.shtml My personal favourites are MMTK, EGO and VMD/NAMD. I compiled a list of free and commerical programs at https://www.360docs.net/doc/9211573262.html,/chemistry/soft_mod_en.html modeling in solution is possible e.g. with these programs (to the best of my knowledge): commercial: AMSOL, GROMOS, Titan free: GAMESOL, GROMACS, MOIL, OMNISOL, Tinker You find links to all of these programs at https://www.360docs.net/doc/9211573262.html,/chemistry/soft_mod_en.html PAPA (计算粒状物料的三维并行分子动力学计算程序) 【URL】http://www.ica1.uni-stuttgart.de/Research/Software_P3T/papa.html 【作者】 ICA 1 Group, Institute of Computer Applications (ICA) of the University of Stuttgart 【语言版本】 English 【收费情况】免费
分子模拟软件简介
3D分子图形显示工具 (RasMol and OpenRasMol)(免费) AMBER (分子力学力场模拟程序) autodock (分子对接软件)(免费) GROMACS (分子动力学软件)(免费) GULP (General Utility Lattice Program)(免费) NIH分子模拟中心的化学软件资源导航(Research Tools on the Web) X-PLOR (大分子X光晶体衍射、核磁共振NMR的3D结构解析)(免费) 高通量筛选软件PowerMV (统计分析、分子显示、相似性搜索 等)(免费) 化合物活性预测程序PASS(部分免费) 计算材料科学Mathub C4：Cabrillo学院化学可视化项目以及相关软件(免费) Databases and Tools for 3-D Protein Structure Comparison and Alignment(三维蛋白质结构对比)(免费) Democritus (分子动力学原理演示软件) DPD应用软件cerius2(免费) EMSL Computational Results DataBase (CRDB) MARVIN'S PROGRAM (表面与界面模拟)(免费) XLOGP(计算有机小分子的脂水分配系数)(免费) 量子化学软件中文网 美国斯克利普斯研究院：金属蛋白质结构和设计项目(免费) https://www.360docs.net/doc/9211573262.html,/(免费) 3D Molecular Designs (蛋白质及其他3D分子物理模型快速成型技术) 3D-Dock Suite Incorporating FTDock, RPScore and MultiDock (3D 分子对接)(免费)
HyperChem 程序及其应用
HyperChem 程序及其应用 一、HyperChem 程序的运行环境 HyperChem 程序包，用C++写源程序，具有工作站、微机等不同的版本，作为教学示例，我们向大家介绍适用于微机运行的程序版本。 可以通过网络选购HyperChem程序包，也可以免费下载演示版本以供学习只用，现在该公司提供的最新版本为V6.0。 该公司的网址为：https://www.360docs.net/doc/9211573262.html, 该公司与98年诺贝尔奖金得主Pople的关系可以参看其网页有关介绍。 1、软件环境 Windows95、Windows98或Windows2000系统。 2、硬件环境 486以上的微机，内存应在8M以上，硬盘至少有32M以上自由空间。 为了能够以最佳方式显示分子图像，最好有VGA以上显示器。 3、程序安装 使用该程序应注意程序版权（注册）。 安装程序默认子目录为：C:\hyper6 安装完成后，该目录可以看到如下文件，其中，绿色烧杯为执行程序图标。 有关该程序的使用说明、参考手册等全套文档均可免费获得。 二、程序基本使用方法 我们以演示版本为例，说明该程序的基本使用方法。 1、启动程序 在屏幕上，双击绿色烧杯可以得到如下画面：
点击 Try进入工作区窗口 窗口各部分功能简介 标题名称：最大、最小化、退出按钮 菜单条： FILE、EDIT、BUILD、SELECT、DISPLAY、DATABASE、 SETUP 、COMPUTE、CANCEL、SCRIPT、HELP 工具条：
工作 区： 状态 行： 2、打开已存在的数据文件 File-Open
Display- Labels可以选择原子、化学键等标记方式： Dispay-Rendering
HyperChem软件中Script的常用语句注解
HyperChem软件中Script的常用语句注解 HyperChem软件中Script的常用语句注解 1. 计算方法及参数设定 calculation-method item 计算方法设定 item: MolecularMechanics, SemiEmpirical, AbInitio, DFT molecular-mechanics-method item 分子力学方法设定 item: mm+, amber, bio+, opls, amber94, charmm22, tndo optim-max-cycles x 优化最大迭代次数x设定 optim-convergence goal 优化收敛目标goal设定 optim-converged返回是否收敛(true/false) optim-algorithm item 优化算法设定 item: PolakRibiere, NewtonRaphson, etc. assign-basisset item abinitio计算基组设定 item: 3-21G, STO-3G, etc. semi-empirical-method item 半经验计算方法设定 item: am1, pm3, extendedhuckel, cndo, indo, zindos, mndod, tndo, etc. accelerate-scf-convergence true/false 是否加速SCF收敛 scf-convergence goal SCF收敛目标goal设定 max-iterations n SCF计算的最大迭代次数n设定 2. 计算结果输出 omsgs-to-file filename 将信息输出到filename文件 append-omsgs-to-file filename 将信息追加到filename文件 omsgs-not-to-file 关闭输出文件 query-response-has-tag yes/no 提取的信息回显开关 query-value HSV 提取系统数据结构中的信息并单行输出 HSV: current-file-name, coordinates, dipole-moment, dipole-moment-components total-energy, heat-of-formation, scf-binding-energy, scf-core-energy, scf-electronic-energy start-logging HyperChem运行记录开启 stop-logging HyperChem运行记录关闭 export-property-file filename 将分子轨道信息写入filename文件 3. 分子结构及其文件操作 file-format item 定义分子结构文件格式 item: hin, mol, zmt, ent, skc, xyz, ml2 open-file filename 读入filename分子结构文件 write-file filename 将分子结构写入filename文件 menu-build-add-hydrogens 给分子加氢 menu-build-model-build 给分子加氢并规格化 do-optimization 进行优化操作 do-single-point 进行单点计算 do-molecular-dynamics进行分子动力学操作
化工软件介绍
换热器：ＨＴＲＩ和ＨＴＦＳ都是国际著名的换热器工艺计算软件，你需要了解其意思方可用于实际 1. ASPEN 2. PROII 3. CHEMCAD 4. HYSYS 5. ECSS 所列软件中，1,2,4是工程公司常用软件，3,5一般在国内高校用用，不适合工程设计，至于1,2,4哪个更好，其实还要看具体的工艺过程， 比如HYSYS，在油气工程领域就有着极高的精度和准确性，HYSYS仅仅是石化中使用较多，HYSYS买给Honeywell已经改名叫UniSim了 ASPEN是设计院使用更为合适一些，但价格昂贵，不过可以计算固体、燃烧等模块是HYSYS，PRO/II不能比拟的，比较全面，但界面比较凌乱。你要模拟个氮肥装置，恐怕还是aspen的好， 单体设备的校核型核算，PRO2又是个最简单最合适的选择，PR方程精度较高（其实也就是HYSYS主推的），PRO/II价格便宜,简单多了. 搞天然气开采的可能只能选HYSYS，但ASPEN并不是不好啊. 至于CHEMCAD、和青岛ECSS等软件，实际工程中均使用不大，ASPEN把HYSYS的公司也收购了。实际上最终就是ASPEN和PRO/II谁能当老大。难受的是，这些均为国外软件，青岛ECSS软件是中国国产的唯一一套，使用起来又无法同国外相比。惨！ 常用的工艺计算软件化工工艺设计涉及大量的计算，主要的有工艺流程的模拟，管道水力学计算，公用工程管网计算，换热器设计计算，容器尺寸计算，转动设备的计算和选型，安全阀泄放量和所需口径的计算，**泄放系统，控制阀Cv计算和选型，等等。这些计算过程通常都有专用的商业软件或者是工程公司自行开发的软件或者计算表格。大的设计公司通常也会指定公司用于以上设计过程的软件或经过确认的表格。下面就我的经验来看看常用的一些软件。 1. 工艺流程模拟： ASPEN Plus Pro II HYSYS 2. 管道水力学计算： 通常是工程公司自备的EXCEL表格，没必要使用专用软件。当然，也可以自己编制，一般来说使用CRANE手册提供的公式就足够了。 两相流的水力学计算相当复杂，自己编制费力不讨好，用公司内部经过验证的表格就可以了。 3. 公用工程管网计算 我用过Pipe 2000，肯塔基大学教授的出品，包括Gas 2000, Water2000, Steam 2000等一系列。Pipenet也是不错的选择。 有人用SimSCI的InPlant。没用过，有用过的朋友可以介绍一下。 4. 换热器设计计算 HTRI HTFS 这两个软件都可以。常见的介质用HTRI更好，因为它的物性数据是经过实验得到的。HTFS 使用了ASPEN或HYSYS的物性数据，很多都是计算得到的，所以精度可能稍差。
催化燃烧VOCs的三种过渡金属催化剂的活性比较_郭建光
华南理工大学学报(自然科学版)第32卷第5期Journal of South China University of Technology Vol .32 No .5 2004年5月 (Natural Science Edition ) May 2004 文章编号:1000-565X (2004)05-0056-04 催化燃烧VOCs 的三种过渡金属催化剂的活性比较＊ 郭建光1 李 忠1 奚红霞1 何余生1 王伯光2 (1.华南理工大学化学工程研究所,广东广州510640;2.广州市环境检测中心站,广东广州510030) 摘 要:利用浸渍法将过渡金属硝酸盐溶液沉积在γ-Al 2O 3上,通过焙烧制得三种过渡金属氧化物催化剂CuO /γ-Al 2O 3、CdO /γ-Al 2O 3和NiO /γ-Al 2O 3.通过催化燃烧销毁乙醇、丙酮和甲苯的实验,对催化剂活性进行了评价.实验结果表明,在催化剂作用下,三种挥发性有机化合物VOCs 催化燃烧的起燃温度和完全燃烧温度都明显低于它们的燃点,其中 CuO /γ-Al 2O 3催化剂的催化活性优于CdO /γ-Al 2O 3和NiO /γ-Al 2O 3催化剂,它对丙酮、乙醇和甲苯的催化起燃温度分别是180,190和230℃,另外对于催化燃烧VOCs ,挥发性气体分子的极性越大就越容易被氧化. 关键词:过渡金属;催化剂;催化燃烧;挥发性有机物中图分类号:TQ 032.41 文献标识码:A 收稿日期:2003-10-20 ＊基金项目:国家自然科学基金资助项目(20176012);教育部博士点基金项目(20020561010);广东省科技攻关计划项目 作者简介:郭建光(1978-),男,博士生,主要从事环境与化学工程的研究.E -mail :jgguo @scut .edu .cn 挥发性有机化合物(VOCs )是一类主要的空气 污染物,给人类的生命和健康以及环境带来严重的危害[1,2].目前VOCs 的处理技术主要有吸附[3,4]、吸 收、冷凝[5]、膜分离[6]、光催化降解[7]、生物降解[8] 、等离子体技术[9,10]和催化燃烧技术等.催化燃烧技术最显著的优点就是能够在很低的浓度(小于1%)下进行操作,以及相对于热力燃烧而言具有更低的操作温度.这些优点和节能的特性使之成为目前最有应用前景的VOCs 销毁方法之一.在催化燃烧技术中,催化剂是关键,其性能的优劣对销毁效率和能耗有着决定性的影响.在催化燃烧中用得较多的催化剂是贵金属催化剂,如Pt ,Pd ,Au 和Rh 等是典型的贵金属催化剂[11～13].这类催化剂通常负载在载体上,其活性高,选择性好,但是价格昂贵,并且容易中毒.因此寻找价格低廉、催化活性较好的催化剂是催化燃烧技术得以广泛应用的关键.本研究利用浸渍法将Cu ,Cd ,Ni 三种过渡金属的硝酸盐溶液浸渍在γ-Al 2O 3颗粒上,经过焙烧制备得到三种金属氧化物催化剂,通过对乙醇、丙酮和甲苯这3种VOCs 气体 进行催化燃烧,来考察反应的起燃温度和完全燃烧温 度,从而比较三种催化剂的催化活性. 1 实验 1.1 实验材料和仪器 乙醇、丙酮和甲苯为分析纯;硝酸铜、硝酸镉和硝酸镍为化学纯,γ-Al 2O 3(美国Merck 公司).FA /JA 系列上皿电子天平(上海精密科学仪器有限公司天平仪器厂);DF -101B 集热式恒温磁力搅拌器(浙江乐清市乐成电器厂);GC112型气相色谱仪(上海仪器分析总厂);ASAP2010M 快速比表面测定仪(美国Micr omet -rics 公司);流量控制器(北京七星华创电子股份有限公司);温度显示仪(福建百特工控公司). 1.2 实验方法 1.2.1 催化剂的制备 将40～60目的γ-Al 2O 3颗粒分别加入到浓度均为0.5mol /L 的Cu (NO 3)2、Cd (NO 3)2和Ni (NO 3)2溶液中,然后浸渍12h ,过滤、干燥,最后在500℃下焙烧5h ,就可以制得CuO /γ-Al 2O 3、CdO /γ-Al 2O 3和NiO /γ-Al 2O 3三种负载金属氧化物的催化剂. 1.2.2 催化剂的比表面积和孔结构分析 采用ASAP2010M 快速比表面积和孔径测定仪对所用催化剂进行比表面积和比孔容进行表征.实验条件:催化剂在300℃下脱气3h ,在-195.82℃条件下液氮吸附.吸附等温线采用B ET 二参数方程
利用Hyperchem软件进行分子结构构建及性质计算
利用Hyperchem软件进行分子结构构建及性质计算 实验目的 1.初步了解分子模型方法的原理和应用。 2.学习使用Hyperchem软件构建简单的分子并使用适当方法优化结构。 3.学习使用Hyperchem软件计算简单分子的几何和电子性质。 实验原理 化学的学习使我们认识了许多分子的分子式及二维结构，如何得到分子的三维结构，以及分子在空间的几何特征和电子特征，则可以借助于理论计算的工具和方法去模拟计算。 HyperChem软件是HyperCube公司开发的Windows界面程序。是常用的分子设计和模拟软件。它可以应用于构建简单及复杂的分子模型并进行综合计算与分析。分子构建过程可以通过熟练各个菜单及工具栏的操作来实现，计算和分析需要我们了解常用的计算方法。在本实验室中我们需要了解一下计算方法，这些方法位于HyperChem的Setup菜单下。 (1)分子力学(Molecular Mechanics)方法：分子力学又叫力场方法，目前广泛地用于计算分子的构象和能量。适用于超大规模体系，超低精度计算。 分子力学的基本假设：玻恩-奥本海默近似，原子核的运动与电子的运动可以看成是独立的；分子是一组靠各种作用力维系在一起的原子集合。这些原子在空间上若过于靠近，便相互排斥；但又不能远离，否则连接它们的化学键以及由这些键构成的键角等会发生变化，即出现键的拉伸或压缩、键角的扭变等，会引起分子内部应力的增加。每个真实的分子结构，都是在上述几种作用达到平衡状态的表现。分子力学从几个主要的典型结构参数和作用力出发来讨论分子结构，即用位能函数来表示当键长、键角、二面角等结构参数以及非键作用等偏离“理想”值时分子能量的变化。不同的分子力场方法采用不同的势能函数。MM+：适用于有机分子的计算。Amber：适用于有机分子、蛋白质和核酸等大分子的计算。 (2)半经验计算(Semi-empirical)方法：是求解HF(Hartree-Fock)方程时采用各种近似，或者直接使用拟合的经验参数来近似求解自洽场。采用单电子近似，完全不考虑双电子作用而挑选的等效单电子Hamilton算符。适用于大规模体系，低精度计算。其中AM1和PM3方法都适用于基态分子的计算。
量子化学理论与软件介绍
量子化学是应用量子力学的规律和方法来研究化学问题的一门学科。将量子理论应用于原子体系还是分子体系是区分量子物理与量子化学的标准之一。 主要分为：①分子轨道法（简称MO法，见分子轨道理论）；②价键法（简称VB法，见价键理论）；③密度泛函理论。以下只介绍分子轨道法。 ①分子轨道法：分子体系中的电子用单电子波函数满足Pauli不相容原理的直积(如Slater 行列式)来描述，其中每个单电子波函数通常由原子轨道线性组合得到(类似于原子体系中的原子轨道)，被称作分子轨道，分子轨道理论是目前应用最为广泛的量子化学理论方法。 o HF方法：它是原子轨道对分子的推广，即在物理模型中，假定分子中的每个电子在所有原子核和电子所产生的平均势场中运动，即每个电子可由一个单电子函数（电子的坐标的函数）来表示它的运动状态，并称这个单电子函数为分子轨道，而整个分子的运动状态则由分子所有的电子的分子轨道组成（乘积的线性组合），这就是分子轨道法名称的由来。分子轨道法的核心是哈特里－福克－罗特汉方程，简称HFR方程，它是以三个在分子轨道法发展过程中做出卓著贡献的人的姓命名的方程。1928年D.R. 哈特里提出了n个将电子体系中的每一个电子都看成是在由其余的n-1个电子所提 供的平均势场中运动的假设。这样对于体系中的每一个电子都得到了一个单电子方程（表示这个电子运动状态的量子力学方程），称为哈特里方程。使用自洽场迭代方式求解这个方程（见自洽场分子轨道法），就可得到体系的电子结构和性质。哈特里方程未考虑由于电子自旋而需要遵守的泡利原理。1930年，B.A.福克和J.C.斯莱特分别提出了考虑泡利原理的自洽场迭代方程，称为哈特里－福克方程。它将单电子轨函数(即分子轨道)取为自旋轨函数（即电子的空间函数与自旋函数的乘积）。泡利原理要求，体系的总电子波函数要满足反对称化要求，即对于体系的任何两个粒子的坐标的交换都使总电子波函数改变正负号，而斯莱特行列式波函数正是满足反对称化要求的波函数。将哈特里－福克方程用于计算多原子分子，会遇到计算上的困难。C.C.J.罗 特汉提出将分子轨道向组成分子的原子轨道（简称AO）展开，这样的分子轨道称为原子轨道的线性组合（简称LCAO）。使用LCAO-MO，原来积分微分形式的哈特里－福克方程就变为易于求解的代数方程，称为哈特里－福克－罗特汉方程，简称HFR 方程。 o CI方法：组态相互作用(Configuration Interaction)方法。用HF自洽场方法计算获得的波函数和各级激发的波函数为基展开体系波函数。完全的组态相互作用(Full-CI)是指定基组下最精确的方法，但其计算量约以基函数的阶乘规模增加，目前仅限于对小分子作为Benchmark以检测其他方法的可靠性，在实际应用中常采用截断CI方法，如
HyperChem
分子图形与分子模型设计——HyperChem使用简介 厦门大学化学系 2005年3月
HyperChem使用简介 HyperChem是HyperCube Inc.的产品，它具有非常强大的综合计算与分析功能，是优秀的分子图形和分子设计的工具软件之一。HyperChem是运行在Windows系统的分子计算与建模软件，具有量子化学（半经验和从头算）、分子力学、分子动力学、随机动力学、Monte Carlo模拟等计算功能，计算结果可以用三维图形显示。它还提供用户VB、C/C++和FORTRAN等语言的应用程序接口。HyperChem 7.5版本已经推出。图1是HyperChem的工作窗口，最下部是工作状态档。在菜单下面是常用工具档。 图1 HyperChem的工作窗口 HyperChem的操作可以使用鼠标和键盘两种。在工具档从左开始有8个工具图标，当鼠标点图标之后，鼠标在工作区的形状也改变为该图标的形状： 1.绘图工具。鼠标双击该图标可直接进入缺省元素周期表，选择所要绘制元素。 2.选择工具。 3.xy轴方向旋转工具，也可使用键盘的上下左右光标键进行相同的操作。 4.z轴方向旋转工具，也可使用键盘的Home和End键进行相同的操作。 5.xy轴平移工具，也可使用键盘的Shift+上下左右光标键进行相同的操作。 6.z轴平移工具。 7.缩放工具，也可使用键盘的PgUp和PgDn键进行相同的操作。 8.z轴截片工具。 鼠标操作有较为多样：左点击、右点击、左拖拉、右拖拉、左右拖拉、Shift+左点击、Shift+右点击、双击等。一般的旋转和平移操作是使用鼠标的左键进行，当完成了某个基团、分子的选择之后，可以使用右键对所选部分进行旋转和平移操作。 HyperChem的详细操作将结合具体的实例进行讲解。以下通过对HyperChem 5.1的菜单命令的介绍，说明它的主要功能和使用方法。 一、File 1.New (Ctrl+N)：新建一个沿尚未命名文件。此时的工作窗口是空白。 2.Open (Ctrl+O)：打开一个已存在的分子结构文件。可打开的文件格式如下：HyperChem (HIN)、Tripos MOL2 (ML2)、MDL MOL (MOL)、Brookhaven PDB (ENT)、Isis Sketch
分子图形软件——结构可视
化学结构可采用多种表示方法。分子的二维平面结构、三维空间结构和分子表面结构等表示法都属于化学结构的可视化表示方法，它们使用计算机图形技术直观、形象地表示分子结构。化学结构的可视化表示采用了大量计算机图形学的技术，现已发展成为一门新兴的边缘学科——分子图形学。分子图形学采用计算机图形技术处理分子结构的显示和操作。分子建模技术是分子图形学的一个重要的分支，它包括三维分子结构的构建、操作及其物理化学性质的表示，任何一个分子建模软件都需要以分子图形作为交互界面。分子图形学为化学工作者的研究工作提供了很大的方便，也对深入认识化合物的结构和化学反应的本质带来了可能，尤其对于复杂的生物大分子更是如此。分子图形学是物理化学、有机化学、生物化学和医药化学等基础研究及技术开发的常用研究工具。现今许多公司开发了速度快、图形质量高、功能强、价格低且具有友好用户界面的分子图形软件。 化学结构的表示 任何一门科学都具有自己的表述语言，化学学科也不例外。原子和分子是化学研究的主要对象，而原子和分子又是不可见的微观物体，目前人类发现的化学物质已经超过2300万种以上，科学和有效的化学结构表示是化学家面临的重要的问题。化学结构的表示有：命名法、线型编码法、二维结构、三维结构、表面结构等方法。化合物结构的可视化表示具有表示简单、直观和容易记忆的优点，因此化学物质结构图（结构式）常作为化学家的共同表述语言。随着化学研究的深入，大多数化学物质的结构已经清楚，描述分子最好、最准确的方法就是绘制分子结构式。分子结构的绘制即是化学教育的重要内容，也是化学研究的重要工具。化学结构的表示要具体说明组成分子的原子数目、原子种类、各原子间的相对位置和连接性，这些化学结构信息可以使用图形方式表示，也可使用结构代码的命名法表示。化学结构的表示应该是准确、简洁和单义的，并且可以方便地进行计算机的存储、检索和显示。 由于化合物有很多同分异构体，使用分子式无法准确地表示其结构。无机和有机化合物采用系统的命名法是IUPAC（International Union of Pure and Applied Chemistry）法，它给化合物定义唯一的名称，但其表达冗长、复杂且难以记忆。为了适应计算机检索的要求，有关科学工作者正在大力研究和设计化学结构信息的表示方法。化合物结构线性代码是采用线性顺序数字、字母的字符串表示化学物结构，对线型编码已开展了大量研究工作，制定了许多线型编码方法，例如WLN（Wiswesser Line Nation）法、ROSDAL（Representation of Organic Structure）、SLN（Sybyl Line Notation）法、SMILES（Simplified Molecular Input Line Entry Specification）法等。目前WLN 命名法已近于过时。SMILES是一种应用广泛的相当重要的表示法，它可以将复杂的有机结构以字符串方式表示，已经广泛使用于结构数据库搜索中。许多著名的化学结构检索数据库都可使用SMILES字符串进行检索。 虽然线型编码可用于化学数据库的输入、存储和检索，但线性结构代码缺少直观性，需要专门学习其编码规则。许多用户进行化学结构检索时，更愿意使用二维化学结构的输入方式。使用二维图形表示化学结构是化学家最常用的方式之一，这些结构图形形象地代表了分子模型，使得分子表示更直观。在二维结构图形中，原子以元素符号表示，以线条表示化学键，然而二维化学结构只能简单地表示分子中化学键的拓扑结构。三维化学结构的表示还需要分子中原子在三维空间的位置信息，它可形象、逼真地表示分子的真正结构。如果在分子的表面增加了更复杂的分子性质信息（例如静电势等），则化学结构可以使用分子三维表面结构图形表示。图8-1 是苯基丙氨酸（phenylalanine）的各种化学结构表示。
ChemWindow6.0在3D分子模型绘制中的应用
ＣｈｅｍＷｉｎｄｏｗ6.0在3D分子模型绘制中的应用 摘要主要介绍了如何使用ChemWindow 6．0中SymApps 6．0程序绘制三维分子模型，并结合具体实例，对SymApps 6．0的特点和功能进行了探讨。 关键词ChemWindow 6．0 SymApps 6．0 三维分子模型绘制 常用的3D分子结构绘制软件有CS Chem3D、 HyperChem、WebLab ViewerPro和RasMol等，而很少有人用到ChemWindow 6．0中的SymApps 6．0程序，该程序也能将绘制的2D分子结构显示成三维图形，还可以计算给出键长、点群等信息，可制作分子三维旋转动画，也可将图形拷贝至Word、Powerpoint 中，提高文档及多媒体课件的质量。本文结合实例，对如何在ChemWindow 6．0中绘制3D分子模型进行了介绍。 1 应用ChemWindow 6．0绘制3D分子模型的步骤 （1）打开ChemWindow 6．0窗口，绘制目标分子的二维分子结构图［1］。 （2）用“selection”箭头或者执行“EditSelect All”命令，将所绘制的2D分子结构图选中。需要注意的是这一步是绘制3D分子模型所必须的，否则无法打开SymApps程序窗口。 （3）建立目标分子的3D结构图。执行“Other SymApps”命令，即可打开SymApps程序窗口。在打开的窗口中就可以发现2D分子模型被转化成了“Wireframe”形式的结构图（如图1所示为乙烯分子的“Wireframe”形式结构图）。 （4）结构合理化。对由2D结构产生的3D结构，须运行“Compute 3—D Structur”命令，使其结构合理化，否则在绘制稍微复杂分子结构（如桥环化合物）的时候，会产生错误的结构图。 （5）3D结构的形式。分子的三维结构有4种类型，分别为Wireframe，Sticks，Ball&Sticks和Spacefill，可依次按按钮进行转换，其形式依次为图2中的1、2、3、4所示。
计算化学教程01Gaussian和Hyperchem使用
双击在跳出的对话框中选择相应的元素，如下图选择了C，同时把对话框底部Allow Ions 选项选上，这样就可以任意画键。然后右上角关闭对话框。 意结构图 选择按钮，旋转图形成近平面，如左图 们同平面三个原子连接起来。如下7. 删除键的方法： 鼠标在Draw模式 下放至要删除的键 的中部，点击右键。 Hyperchem搭建初步构型 的粗模型，在键长和键角上可能很不合理，我们可通过中的几何优化功能，粗略优化一下构型。如下选择菜单Compute → 在跳出的对话框中选择Ok，程序就会对刚才的模型进行优化。这样就得到了化学上相对合理构型，如右。（比较一 下可以看出，程序对键长自动作了一定的调整） 用Hyperchem 9. 保存构型。选择菜单File →Save，保存为 10. 用Gaussview打开，C5.mol 如右， 在Gaussview中可以进行一定的修改。打 开时注意选择*.mol 扩展名。
中选择File →Save 保存为C5.gjf，文件用Scite编辑器打开，内容如下 第1行%开头定义chk文件，类似还可以定义内存%mem，%rwf等。 第2行#开头定义计算关键字 第3行空 第4行说明性文字 第5行空 第6行0 指体系电荷，如负1价离子则写-1. 1 为体系多重度= 2s+1 s为体系总自旋第7-11行为原子坐标。 第12空行 用Gaussian优化构型 下面以优化C5为例进行说明： 1. 编辑C5.gjf文件，内容如右 %mem定义内存为4GB %nprocshared=8定义使用CPU 数目 #P B3LYP/6-31+G*定义了优化 Freq。 文件传到计算服务器上。 转换文件格式（注意Linux上区分大小写）5. 运行ps x 查看，如果正常，则显示如下： Gaussian优化构型 传回文件。查看工作是否计算完可以通过类似5步中的ps 录下运行tail C5.out 查看文件末尾信息，如果最后一行显示如下： Normal termination …说明任务正常结束，结果文件可用。否则可能显示Error …等等错误提示。 7. 若任务正常结束，则再用Scite打开传回的文件C5.out，查找Frequencies，找到如个，或后面的好几个均为负值，则说明此结构不稳定，需进行调整。
化工仿真模拟软件使用
化工仿真模拟软件使用 换热器：ＨＴＲＩ和ＨＴＦＳ都是国际著名的换热器工艺计算软件，你需要了解其意思方可用于实际 1. ASPEN 2. PROII 3. CHEMCAD 4. HYSYS 5. ECSS 所列软件中，1,2,4是工程公司常用软件，3,5一般在国内高校用用，不适合工程设计，至于1,2,4哪个更好，其实还要看具体的工艺过程， 比如HYSYS，在油气工程领域就有着极高的精度和准确性，HYSYS仅仅是石化中使用较多，HYSYS买给Honeywell已经改名叫UniSim了 ASPEN是设计院使用更为合适一些，但价格昂贵，不过可以计算固体、燃烧等模块是HYSYS，PRO/II不能比拟的，比较全面，但界面比较凌乱。你要模拟个氮肥装置，恐怕还是aspen 的好， 单体设备的校核型核算，PRO2又是个最简单最合适的选择，PR方程精度较高（其实也就是HYSYS主推的），PRO/II价格便宜,简单多了. 搞天然气开采的可能只能选HYSYS，但ASPEN并不是不好啊. 至于CHEMCAD、和青岛ECSS等软件，实际工程中均使用不大，ASPEN把HYSYS的公司也收购了。实际上最终就是ASPEN和PRO/II谁能当老大。难受的是，这些均为国外软件，青岛ECSS软件是中国国产的唯一一套，使用起来又无法同国外相比。惨！ 常用的工艺计算软件化工工艺设计涉及大量的计算，主要的有工艺流程的模拟，管道水力学
计算，公用工程管网计算，换热器设计计算，容器尺寸计算，转动设备的计算和选型，安全阀泄放量和所需口径的计算，**泄放系统，控制阀Cv计算和选型，等等。这些计算过程通常 都有专用的商业软件或者是工程公司自行开发的软件或者计算表格。大的设计公司通常也会指定公司用于以上设计过程的软件或经过确认的表格。下面就我的经验来看看常用的一些软件。 1. 工艺流程模拟： ASPEN Plus ?Pro II ?HYSYS ? 2. 管道水力学计算： 通常是工程公司自备的EXCEL表格，没必要使用专用软件。当然，也可以自己编制，一般来说使用CRANE手册提供的公式就足够了。 ?两相流的水力学计算相当复杂，自己编制费力不讨好，用公司内部经过验证的表格就可以了。 ? 3. 公用工程管网计算 我用过Pipe 2000，肯塔基大学教授的出品，包括Gas 2000, Water2000, Steam 2000等一系列。 ?Pipenet也是不错的选择。 ?有人用SimSCI的InPlant。没用过，有用过的朋友可以介绍一下。 ? 4. 换热器设计计算 HTRI ?HTFS ?这两个软件都可以。常见的介质用HTRI更好，因为它的物性数据是经过实验得到的。 HTFS使用了ASPEN或HYSYS的物性数据，很多都是计算得到的，所以精度可能稍差。 ? 5. 压力容器尺寸计算（长度与内径）
化学工具总结
化学软件 分子模型化 3D分子图形显示工具 (RasMol and OpenRasMol)(免费) AMBER (分子力学力场模拟程序) autodock (分子对接软件)(免费) GROMACS (分子动力学软件)(免费) GULP (General Utility Lattice Program)(免费) NIH分子模拟中心的化学软件资源导航(Research Tools on the Web) X-PLOR (大分子X光晶体衍射、核磁共振NMR的3D结构解析)(免费) 高通量筛选软件PowerMV (统计分析、分子显示、相似性搜索等)(免费) 化合物活性预测程序PASS(部分免费) 计算材料科学Mathub C4：Cabrillo学院化学可视化项目以及相关软件(免费) Databases and Tools for 3-D Protein Structure Comparison and Alignment (三维蛋白质结构对比)(免费) Democritus (分子动力学原理演示软件) DPD应用软件cerius2(免费) EMSL Computational Results DataBase (CRDB) MARVIN'S PROGRAM (表面与界面模拟)(免费) XLOGP(计算有机小分子的脂水分配系数)(免费) 量子化学软件中文网
美国斯克利普斯研究院：金属蛋白质结构和设计项目(免费) https://www.360docs.net/doc/9211573262.html,/(免费) 3D Molecular Designs (蛋白质及其他3D分子物理模型快速成型技术) 3D-Dock Suite Incorporating FTDock, RPScore and MultiDock (3D 分子对接)(免费) AMSOL (半经验量子化学计算)(免费) Amsterdam Density Functional (ADF, 第一原理电子结构计算) Bilbao晶体学服务器(免费) BOSS (蒙特卡罗模拟软件) CADPAC (剑桥量子化学计算软件)(免费) Car-Parrinello分子动力学(CPMD, ab-initio分子动力学计算软件)(免费) CHARMM (大分子分子力学模拟计算软件)(部分免费) Chem2Pac package (A computational Chemistry Integrator)(免费) ChemTK Lite (QSAR软件)(免费) Chemweb计算化学在线工具：GAMESS(免费) Clebsch-O-Matic (在线计算器)(免费) Collaborative Computational Projects (协同计算计划) COLUMBUS (量化从头计算分子电子结构程序集)(免费) CrystalMaker Software (晶体结构可视化软件) DL_POLY (分子动力学模拟软件)(免费)
HyperChem基本操作 一、画原子
HyperChem基本操作一、画原子 HyperChem基本操作一、画原子 作者：水云间文章来源：本站原创点击数：571 更新时间：2005-11-11 HyperChem基本操作画原子 1. 打开Element Table对话框。这里有两种方法： 在Build菜单中选择Default Element，或者双击Drawing工具。Default Element对话框允许从周期表中选择缺省元素。 2. 如果单击Properties...按钮，将显示当前选择元素的物理属性。也可以 按下Shift键同时单击元素按钮，结果是一样的。单击OK键，物理属性框 消失。 3. 如果Allow Ions或者Explicit Hydrogens打开（用对勾选择），左键单击 这些选项使其关闭。 4. 在缺省元素列表中选择Carbon，接着关闭元素对话框。缺省元素将设置 为碳。当然也可以把打开的Default Element对话框移走，这样可以看到 HyperChem工作区。当画原子非常多的分子时，这是非常有效的。 5. 左键单击Drawing工具，把指针移到工作区。 6. 左键单击工作区左下角，将出现一个小圈，代表未成键的碳原子。 7. 在工作区不同位置画更多的原子。 画价键 1. 把指针移到刚才画的第一个碳上。 2. 按下鼠标左键。这是价键在第一个原子的位置。 3. 保持鼠标按钮按下的同时拖向工作区的顶端。 4. 放开鼠标按钮。这是价键在第二个原子的位置。一条线代表两个碳 原子之间的价键。 5. 用仍旧停留在价键末端的指针, 用左键拖向工作区右下角。 6. 放开鼠标按钮。这是第三个原子的位置。 7. 在空白工作区画六个价键，形成一个环。 现在你清楚了如何画原子和分子，并且学会了一些基本技巧。 选择原子 在这个练习中，通过选择原子，你可以学到基本的选择技巧。首先必须设置 选择的级别［原子（atoms），基（residues），或分子（molecules）］。 这里设置为原子（atoms）。 1. 左键单击Select菜单。 2. 左键单击选择Atoms。 接下来，关闭Multiple Selections： 1. 左键单击Select菜单。 2. 如果Multiple Selections打开，左键单击来关闭它。 这样当你重新选择一个原子或者一组原子的时候，前面的选择将会取消。 选择原子： 1. 左键单击Selection工具，把指针移到工作区。 2. 左键单击前面创建的原子。这将激活这个原子。可以在Preferences对话
hyperchem使用方法(1)
HyperChem应用 HyperChem应用 水中质子的从头计算 用explicit hydrogens画H3O+: 1. 在Build菜单选择Explicit Hydrogens。 2．选择Allow Ions。 3. 在Display菜单选择Labels打开Labels对话框。 4. 选择Symbols单击OK。 5. 在Build菜单选择Default Element打开周期表，设置氧元素为缺省元素。 6. 左键单击Drawing工具。 画H3O+ 1. 左键单击工作区创建氧原子。 2. 从氧原子画三个价键得到H3O。 在量子力学计算中添加正电荷： 1. 在Setup菜单选择Ab Initio。 2. 单击Options按钮。 3. 设置总电荷（Total charge）值为1，单击OK关闭Options对话框。 4. 单击OK按钮关闭Ab Initio对话框。 这样就得到了H3O+。 选择基组 1. 在Setup菜单选择Ab Initio。 2. 为基组选择Other。 3. 按下Assign Other Basis Set按钮。 4. 从列表中选择4-31G 单击OK。 5. 为基组选择Minimal (STO-3G)。 6. 选择Apply Basis Set接着单击OK，或者直接选择OK关闭Ab Initio对话框。 观察每个原子应用的基组： 1. 在Display菜单选择Labels。 2. 选择Basis Set，单击OK。 最小化能量结构 计算H3O+的几何优化： 1. 从Setup菜单选择Ab Initio。 2. 单击Options按钮，保证Total charge = 1，Spin multiplicity = 1， Spin pairing = RHF，Conver-gence limit = 0.01，Iteration limit = 50，Accelerate conver-gence= Yes，为几何优化选择合适的选项。Single Point only选项在几何优化中不起作用， 因而可以是任何值。 3. 左键单击OK关闭Options对话框和Ab Initio对话框。 4. 从Compute菜单中选择Geometry Optimization。 5. 选择Polak-Ribiere作为几何优化方法，RMS gradient值为0.1，左键单击OK开始几何优化。H3O+优化 结果为键角113.74 度键长0.99 埃。 计算优化后H3O+包括相关能的总能量： 1. 从setup菜单选择Ab Initio，选择Options按钮并选择计算MP2 correlation energy，