分子模拟实验报告分子光谱模拟
分子模拟实验2
σ*
基态为Σ电子态
π* σ ↑↓ π σ* ↑↓↑↓↑↓ σ
↑↓
0 非常稳定
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图 设置等值面值 0.05
0.001 默认0.01
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图 问题2-1. 仿照CO的例子, 做出NO分子和NO+离 子的分子轨道和能级图, 并比较二者的异同, 分 析对NO和NO+稳定性的影响.
C端正电 O断负电 isovalue=0.1
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤3: 静电势图
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤3: 静电势图 问题2-4. 做出C2H6, C2H4, C2H2分子的静电势图.
问题2-5. 做出glycine 和asparagine分子的静电势图.
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤4: 电荷分布图
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图
轨道名称
轨道能量
选择, 点击
红: 正 兰: 负
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图 不同显示方式
实心球
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图 不同显示方式
网格线
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤1: 分子轨道图 不同显示方式
SA面用网 格表示
Connolly面用 兰色表示
实验二 — 分子轨道计算和分析 步骤6: 溶剂(水)面图
问题2-8. 做出HIV蛋白酶(HIV-1 PROTEASE, PDB ID 1AAQ)的SA图, 并用于分析亲水和疏水的部分.
实验二 — 分子轨道计算和分析
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分子动力学模拟红外光谱
分子动力学模拟可以用来模拟红外光谱，这主要涉及到对分子振动模式的模拟。
以下是一些具体的方法和步骤：
选择合适的模型：在模拟过程中，首先需要选择一个合适的模型来描述分子间的相互作用。
这通常涉及到对分子间力场的确定，以及确定分子间的相互作用参数。
设置模拟参数：在模拟过程中，需要设置适当的参数，包括温度、压力、时间步长等。
这些参数的选择将影响到模拟结果的准确性和可靠性。
进行模拟：在设置好参数后，就可以开始进行模拟了。
分子动力学模拟可以通过各种软件包来进行，如LAMMPS、NAMD等。
这些软件包可以通过模拟分子的运动轨迹来模拟分子的振动模式。
分析模拟结果：在模拟结束后，需要对结果进行分析。
可以通过计算分子的振动频率、振动模式等来分析分子的红外光谱。
这些结果可以与实验结果进行比较，以验证模型的准确性和可靠性。
总的来说，分子动力学模拟可以用来模拟红外光谱，这有助于深入了解分子的结构和性质，从而为实验研究提供理论支持。
但需要注意的是，由于分子动力学模拟的计算量较大，因此需要进行合理的参数选择和优化，以提高模拟的效率和准确性。
分子模拟中的拉曼光谱模拟
分子模拟中的拉曼光谱模拟引言分子模拟是通过建立分子的精细计算机模型来研究分子结构、动态、能量等性质的一种方法。
而拉曼光谱是研究分子振动状态的非常重要的实验手段。
因此，利用计算机模拟来模拟拉曼光谱的技术逐渐成为了分子模拟领域的一个重要研究课题。
分子振动和拉曼光谱分子振动是分子内原子相对于核心位置所做的振动。
这些振动分为三种类型：拉伸、屈曲和扭曲振动。
这些振动的性质可以通过拉曼光谱来研究。
拉曼光谱是通过照射样品后收集散射光来得到的，这种散射光与入射光的频率相差数千兆赫。
这种频率差异称为拉曼位移，并可以作为识别分子结构和确定化学环境的重要参数。
例如，两个相同化学成分但不同构化的分子会有不同的拉曼光谱，因为它们的振动能量是不同的。
拉曼光谱模拟方法计算机模拟最初被用于研究分子物理和化学性质。
随着计算机技术的发展和算法的提高，人们开始尝试将计算机模拟和拉曼光谱相结合，从而模拟分子的振动状态和拉曼光谱。
目前，有两种主要的方法用于模拟拉曼光谱：量子力学计算和分子动力学计算。
量子力学计算采用基于量子力学的方法来计算分子的振动状态和拉曼光谱。
分子动力学方法则是通过模拟分子的运动来计算振动和拉曼光谱。
分子动力学方法的优势在于能够考虑分子及其周围环境的宏观行为，从而更准确地描述分子系统的振动状态和拉曼光谱。
分子动力学方法一般基于牛顿动力学方程，使用分子的力场和初始条件来模拟分子的振动。
在计算过程中，分子的位置和速度被迭代地计算，直到达到平衡态，振动和拉曼光谱得到计算和分析。
在分子动力学方法中使用的力场通常包括分子的势能函数和力常数。
势能函数描述了分子内部的化学键、角、二面角等本质特征以及它们之间的作用。
力常数描述了物理作用力，例如库仑力、范德华力和键的刚度等。
最后，通过将模拟结果与实验结果进行比较，可以调整模型参数并优化模型，从而更准确地模拟分子振动状态和拉曼光谱。
结论分子模拟中的拉曼光谱模拟是一种重要的研究课题。
通过模拟分子的振动状态和拉曼光谱，可以更准确地研究分子结构和化学环境的性质。
分子光谱实验报告
分子光谱实验报告1. 引言分子光谱是研究分子结构和分子振动、转动等动力学过程的重要实验手段之一。
通过测量物质在各个波长下的吸收、散射或发射光谱，可以得到关于分子能级、分子结构、分子间相互作用等信息。
本实验旨在通过分子光谱实验，学习光谱测量原理和方法，并利用可见光和红外光谱仪测量样品的吸收光谱和发射光谱。
2. 实验原理2.1 分子光谱的基本原理根据量子力学的基本原理，分子能量是量子化的，通过吸收或发射辐射能量的方式来完成能级之间的转变。
分子在外界激发下，能级之间会发生跃迁，从而吸收或发射光谱。
根据吸收、散射或发射光谱的特点，可以了解分子的结构、振动和转动等特性。
2.2 分子光谱实验仪器本实验主要使用可见光和红外光谱仪进行测量。
可见光谱仪通过对可见光的分光，得到物质在不同波长下的吸收光谱。
红外光谱仪则通过对红外光的分光，得到物质在红外光波段下的吸收光谱。
2.3 分子光谱实验步骤1.样品的制备：将待测样品溶解于适当的溶剂中，制备成测试溶液。
2.可见光谱仪实验步骤：–将一个未知浓度的样品溶液倒入样品池。
–打开可见光谱仪，调整工作波长范围和光强度。
–测量样品吸收光谱。
3.红外光谱仪实验步骤：–将样品涂在红外光谱仪的窗口上。
–打开红外光谱仪，调整工作波长范围和分辨率。
–测量样品吸收光谱。
3. 实验结果与分析3.1 可见光谱实验结果在可见光谱仪的测量中，我们选取了几个不同溶液样品，测量了它们在可见光波段下的吸收光谱。
根据测量结果，我们可以观察到样品在不同波长下的吸收情况，并根据波长对应的颜色，初步判断样品中可能存在的色素成分。
3.2 红外光谱实验结果在红外光谱仪的测量中，我们涂抹了样品在红外光谱仪的窗口上，测量了它们在红外波段下的吸收光谱。
根据测量结果，我们可以观察到样品在不同波数下的吸收情况，并通过对比基础物质的红外吸收峰位置，初步判断样品中可能存在的官能团。
4. 结论通过本次分子光谱实验，我们学习了分子光谱的基本原理和方法，并且使用可见光和红外光谱仪对样品进行了测量。
分子模拟实验溶剂化效应和红外光谱的模拟
分子模拟实验溶剂化效应和红外光谱的模拟实验内容介绍：本次实验主要内容是溶剂化效应和红外光谱模拟。
何谓溶剂化效应，通常量子化学的研究都是在真空中、绝对零度下、气相分子的性质，实际上大多数化学物质和过程都存在于介质（如各种溶剂）中，与孤立的气相分子相比，溶剂对溶质分子的性质及其参与的化学反应，都有可能有非常重要的影响。
不同的溶剂不仅可以影响溶质分子的结构、反应平衡、反应速率，甚至可以改变反应进程和机理，得到不同的产物或产率。
将这些影响称之为“溶剂化效应”。
对溶剂化效应的模拟有三种模型:显式溶剂化模型、隐式溶剂化模型、显式隐式结合模型。
显式模型主要是在溶质分子中加入真正的溶剂分子再进行优化模拟；隐式模型是连续介质模型，溶剂对溶质分子的作用称为反应场，通过场概念运用迭代方法的计算，直至自洽，称自洽反应场方法（SCRF）,其中又包括：Onsager模型、极化连续介质模型（PCM）。
实验中，我们以反应F- +CH3F = FCH3 +F-为例，进行溶剂化模型的建立以及反应优化计算。
红外光谱模拟是分子光谱模拟的重要一项。
分子的红外光谱是分子振动的反映，振动频率对应于红外光谱的一个谱峰，振子强度（由于振动而引起的分子偶极矩的变化）相应于光谱峰的高度。
谱峰的高度则是由于诸如热效应等引起的展宽，与分子本身的振动性质关系不大，因此模拟分子的红外光谱，首先需要对分子进行振动频率分析。
计算红外光谱时有以下几个原则：1、必须采用优化的分子结构；2、结构优化和频率计算必须采用同一理论水平；3、理论计算的频率为谐振动频率，一般偏高；4、理论计算的振子强度和实验峰高不具有可比性。
实验中，我们以H2O分子为对象，作红外光谱的模拟计算。
实验要求：1、掌握溶剂化效应的概念和溶剂化模型，能做溶剂化效应对反应进程的模拟；1、理解红外光谱的概念和模拟，作出不同优化方法下的H2O分子的红外光谱图，并比较分析。
实验一：溶剂化效应（1）、反应F- +CH3F = FCH3 +F- 是一个典型的有机反应S N2反应，反应在气相进行时，首先形成一个“中间体”，这是一个简单的符合过程，不存在过渡态。
分子光谱实训报告
二、零点性的稳定性检查
• 1、开盖调节0%，计时3min，观察零点漂移， 在400~470nm处调节波长，若读书最后一位 超过1，则不合格。(对于721型，则在T为5%时， 观察指针，左偏一格或右偏一格范围内均合格。）
三、光电流稳定性的检查
• 设定波长为370nm，790nm：光度方式选择T%（透过率） 1、gotoλ键入370nm，等待5分钟后按下zero键，三分钟观 察T值漂移变化。 2、步骤同上不过把波长改为790nm。
• • • • • • • 1、波长准确度的检查 2、零点稳定性的检查 3、光电流稳定性的检查 4、吸光度的准确度检查 5、杂散光合格性的检查 6、比色皿配套性的检查 7、皿差的测量
一、波长准确度的检查
（1）粗检： 将滤纸放入光源处，在400～780nm范围内每隔10个nm调节一次波长，观察 滤纸上斑点颜色变化，与书P53的图2-1相对比，判断是否合格。 （2）细检 在500～540nm范围内，每隔2个nm测一个吸光度，记录数据后，选取所测最 大吸光度对应的波长，根据以下式子判断： 529—λ（最大A所对应的）≤3nm在此范围内，即合格。
分子光谱实训报告
——班 第——组 组员：——
任务一：722型分光光度计的验收
一、【仪器概况】 1、仪器名称：722S型分光光度计 2、编号：07621 3、厂家：上海菁华源
2、单色器 3、样品吸收池 4、检测器 5、显示器
三、【实验项目】
五、杂散光合格性的检查
• 1、配置5%的亚硝酸钠溶液：称取亚硝酸钠5g，溶于100ml 水中。 • 2、参照实训书P11表4，在波长为380nm处，测T。 • 3、若T＜1%，则合格，反之则不合格。
六、比色皿配套性的检查
分子模拟实验报告分子光谱模拟
分子模拟实验报告分子光谱模拟分子光谱模拟实验报告摘要：本实验采用分子模拟的方法，通过计算机模拟的手段，研究了分子光谱。
通过构建分子模型、选择适当的计算方法和参数，得到了分子的能级结构和光谱。
实验结果表明，分子模拟可以较好地模拟分子的能级和光谱。
这种方法可以为分子光谱的研究提供一种新的途径。
1.引言分子光谱是研究分子内部能级和分子结构的重要手段。
传统的实验方法繁琐且成本较高，分子模拟则是一种新的研究手段，可以通过计算机模拟的方法得到分子的能级结构和光谱。
本实验旨在通过分子模拟的方法，研究分子的光谱现象，并探讨模拟方法的准确性和适用性。
2.实验方法2.1分子模型的构建2.2计算方法和参数的选择选择适当的计算方法和参数对于分子模拟的准确性和有效性具有重要意义。
本次实验采用量子力学方法进行计算，选择了Hartree-Fock方法作为计算方法，并设置了合适的收敛阈值和基组。
2.3能级结构的计算通过计算机程序，对构建的分子模型进行能级结构的计算。
通过求解Schrödinger方程，可以得到分子的不同能级及其能量。
2.4光谱的模拟在能级结构的基础上，模拟分子的光谱现象。
根据波长、频率和吸收强度的关系，得到分子的吸收光谱图和发射光谱图。
3.实验结果与分析3.1能级结构的计算结果通过计算机程序，得到了水分子的能级结构。
结果显示，水分子的基态电子能级为X^1A1，第一激发态能级为A^1B1、各能级的能量差异较小，符合分子光谱的特点。
3.2光谱的模拟结果根据能级结构，模拟了水分子的吸收光谱和发射光谱。
吸收光谱图显示，在不同波长范围内，水分子的吸收强度存在明显的吸收峰，这与实验观测结果一致。
发射光谱图显示，水分子在受激条件下会发出特定波长的光，这也符合实验观测结果。
4.结论通过分子模拟实验，我们成功地模拟了水分子的能级结构和光谱现象。
实验结果表明，分子模拟可以较好地模拟分子的能级和光谱，为分子光谱的研究提供了一种新的途径。
分子模拟综合实验
一、反应物和产物的电子结构乙烯GAMESS Job: Minimize (Energy/Geometry) RHF/6-31G(d)Finish @ energy = -48965.597501 Kcal/Mol (-78.031711 Hartrees)Wire-frame ball-stick cylindrical bonds space fillingChargesC -0.080 [C(1)] C -0.080 [C(2)] H 0.040 [H(3)] H 0.040 [H(4)] H 0.040 [H(5)] H 0.040 [H(6)]HOMO= -17.645 ev LUMO= -0.282 ev total charge density molecular electrostatic potential1,3-丁二烯GAMESS Job: Minimize (Energy/Geometry) RHF/6-31G(d)Finish @ energy = -97209.583899 Kcal/Mol (-154.913461 Hartrees)Wire-frame ball-stick cylindrical bonds space fillingChargesC -0.114 [C(1)] C 0.004 [C(2)] H 0.039 [H(3)]H 0.038 [H(4)] H 0.004 [H(5)] C 0.033 [C(6)]H -0.115 [H(7)] C 0.033 [C(8)] H 0.039 [H(9)] H 0.039 [H(10)]HOMO= -15.068 ev LUMO= -3.719ev total charge density molecular electrostatic potential环己烯GAMESS Job: Minimize (Energy/Geometry) RHF/6-31G(d)Finish @ energy = -146221.8807 Kcal/Mol (-233.019592 Hartrees)Wire-frame ball-stick cylindrical bonds space fillingChargesC -0.059 [C(1)] C -0.059 [C(2)] H -0.073 [H(3)] C -0.073 [C(4)]C -0.082 [C(5)] H 0.030 [H(6)] H -0.082 [H(7)] C 0.030 [C(8)]H 0.052 [H(9)] H 0.052 [H(10)] H 0.052 [H(11)] H 0.052 [H(12)]H 0.040 [H(13)] C 0.040 [C(14)] H 0.040 [H(15)] H 0.040 [H(16)]HOMO= -14.895 ev LUMO= 1.618 ev total charge density molecular electrostatic potential从分子轨道的对称性来看，乙烯的HOMO轨道关于镜面呈对称，LUMO反对称，丁二烯的HOMO反对称，LUMO 对称，环己烯HOMO对称，LUMO反对称。
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1.红外光谱：分别用 PM3 ,HF/6-31G(d),B3LYP/6-31G(d),MP2/6-31G(d) 四种理论方法计算 H 2O 分子的红外光谱，并比较结果的优劣。
实验 上测得的水分子的振动频率为：1594cm 1, 3657cm -1, 3756cm 1。
k(Lore ntz)
B3LYP/6-31G(d)
由图像可得四种理论方法得到的振动频率分别为
PM3 1698 cm -1、3770 cm -1、3880 cm -1 HF/6-31G(d) 1634 cm -1、3662 cm -1、3770 cm -1 B3LYP/6-31G(d)
1634 cm -1、3566 cm -1、3662 cm -1 MP2/6-31G(d)
1644 cm -1、3544 cm -1、 3684 cm -1
与标准值1594cm -1, 3657cm'1,3756cm'1比较，HF/6-31G(d)最为接近标准值；
PM3三个频率都偏大，与标准值符合情况不好； B3LYP/6-31G(d)除1634 cm -1与
分子模拟实验作业 一、实验部分
分子光谱模拟
k(Lore ntz)
-DrnelPL (.
4000
3000
2000
-1
/cm
1000
'!
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
4000
3000
2000 1000
/cm
-1
PM3
HF/6-31G(d)
------ k(Lore ntz)
k(Lore ntz)
0.00
0.01 r
0.04
0.05 J _______ ! ______ ______ J ______ ______ !_
4000 3000 2000
-1
/cm
1000
MP2/6-31G(d)
0.000
0.002 _
0.004
0.006
0.008
0.010
0.012 - 0.014
0.02
0.03 -
e
/cm
标准值较接近外，其余两个频率均偏小；MP2/6-31G(d) 1644 cm-1与标准值接近,
其余两个频率均偏小
2•拉曼光谱的模拟
HF/6-31G(d)计算的CH4分子的拉曼谱图
111
图中特征波数为3290 cm、3189 cm、1705 cm
3•紫外可见光谱的模拟
计算甲酸分子5个垂直激发的单重态和三重态，2个绝热激发的单重态和三重态，并确定垂直激发和绝热激发波长。
(1)垂直激发
CI-SINGLES EXCITATION ENERGIES
STATE HARTREE EV KCAL/MOL CM-1
1A 0.2550545872 6.9404 160.0492 55978.01
1A 0.3796011178 10.3295 238.2033 83312.82
1A 0.4095383929 11.1441 256.9893 89883.29
1A 0.4158054412 11.3146 260.9219 91258.75
1A 0.4554734351 12.3941 285.8139 99964.86
HF/6-31G(d)理论水平下HCOOH分子5个单重激发态的垂直激发能
CI-SINGLES EXCITATION ENERGIES
STATE HARTREE EV KCAL/MOL CM-1
3A 0.2299108089 6.2562 144.2712 50459.59 3A 0.2330765536 6.3423 146.2578 51154.39 3A 0.3720691489 10.1245 233.4769 81659.74 3A 0.3918314869 10.6623 245.8780 85997.07 3A 0.4193773712 11.4118 263.1633 92042.69
HF/6-31G(d)理论水平下HCOOH分子5个三重激发态的垂直激发能
HF/6-31G(d)理论水平下HCOOH分子垂直激发波长表(单位：nm)
(2)绝热激发
E=-118309.6kcal/mol 第一个单重激发态
E=-11826O.9 kcal/mol
第二个单重激发态
△ E=189.1 kcal/mol
E=-118346.9kcal/mol
第一个三重激发态
△ E=103.1 kcal/mol
E=-118309.6 kcal/mol
第二个三重激发态
△ E=103.1 kcal/mol
△ E=140.4 kcal/mol
可见，垂直激发态中，三重态的波长总体看来大于单重态，因此垂直激发时, 单重态的能量要高于三重态的能量，因为单重态中两个单电子的自旋方向相反，
而三重态中两个单电子自旋相同。
绝热激发态的波长总体上大于垂直激发的波长，其余规律与垂直激发类似。
两种激发类型共同存在的趋势：激发态的数目越大，波长越小。
4.核磁共振（NMR ）谱的模拟
AS H2)=(31.2+30.3)/2-33.4= -2.65
AS HN)=(32.4+31.9)/2-33.4= -1.25
AS (0)=27.8-33.4= -5.6
AS CH2)=200.2-257.2= -57
AS C=O）=100.7-257.2= -156.5
NMR的结果显然HF/STO-3G理论水平的计算值不可靠。