用Gaussian 和GaussView 计算分子的频率
用Gaussian 和GaussView 计算分子的频率
3. 数据分析
Atkins’ Physical Chenistry seventh Edition 一书上的 523 页给出的水分子频率是 1595cm 的弯曲振动，3652cm 的对称伸缩振动和 3756cm 的不对称伸缩振动。与 Gaussian 计算出 来的的误差是弯曲振动 6.77%、称伸缩振动 4.94%、对称伸缩振动 5.91%。而 Gaussian 软件 计算出来的数据误差在 10%~20%是正常的。所以本次的计算比较好的符合实验结果，也证 实了 Gaussian 软件确实不错。
参考文献：
刘江燕 武书彬 化学图文设计与分子模拟计算 华南理工大学出版社
A1
B2
Frequencies -- 1703.0207
3832.4408
3978.1649 （分子的三种振动频率）
2. 用 GaussianView 计算分子频率。
2.1 构建水分子
打开 GaussianView 软件，在 builder 面板上单击6 按钮，出现元素工具面板（Elements Fragments），选择氧原子，在选择单键的构型，在 G1-M1-V1 视窗上单击即可。
（1） 频率为 1703.02 cm 的弯曲振动。
（2）频率为 3832.44 cm 的对称伸缩振动 （3）频率为 3978.16 cm 的不对称对称伸缩振动
2.3.5 显示 NMR 光谱【 Results 】-【NMR】 2.3.6 显示紫外可见光谱【 Results 】-【UV-VIS】 2.3.7 查看其它图形等点击【 Results 】菜单下的【Scan】、【IRC】、【Trajectory】、【Optimization】
Gaussian和GaussView在结构化学教学中的应用
Gaussian和GaussView在结构化学教学中的应用黄钦【摘要】Structural Chemistry was a theoretical strong curriculum.The application of Gaussian and GaussView in the Structural Chemistry curriculum teaching process was discussed via the example of molecular structure of cyclopentadiene and cyclopentadiene anion,molecular orbital of hydrogen fluoride,and IR principle of water molecule.This method was conducive to breakthrough in teaching difficulties,and to improve teaching quality.%结构化学是一门理论性较强的基础课程。
本文结合环戊二烯分子和环戊二烯负离子的分子构型,HF分子的分子轨道和H2O分子的红外光谱原理等实例,对Gaussian和GaussView在结构化学课程教学过程中的应用进行了有意义的探讨,这种形象的教学方法有利于突破教学难点,提高教学质量。
【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2012(040)010【总页数】3页(P199-200,202)【关键词】结构化学;Gaussian;GaussView【作者】黄钦【作者单位】广西民族大学化学化工学院,广西南宁530006【正文语种】中文【中图分类】O641物质由分子构成，分子的结构决定了物质的性质。
结构化学是在原子、分子的水平上深入到电子层次，研究物质的微观结构及其与宏观性质间的关系的学科，对于使学生建立初步的微观结构原理，培养科学精神和创新思维，具有不可替代的作用［1］。
高斯常见错误及注意地方
优化1在优化时采用Scf(tight)的选项，增加收敛的标准。
再去计算频率。
如果还有虚频，参见下一步。
2.对称性的影响，很多情况下的虚频是由于分子本身的对称性造成的。
这样，在优化时，如果必要，要将对称性降低，还有，输入文件有时是用内坐标。
建议如果有虚频的话，将内坐标改成直角坐标优化。
3.如果上述方法还有虚频，看一下虚频，找到强度较大的，将在频率中产生的原子的振动坐标加到相应的输入文件中。
这样，重新计算。
直到虚频没有。
4实际上，如果分子柔性较大，很难找到最低点，这是电子结构计算的问题，这种情况下，需要动力学的东西，用构象搜寻的办法解决。
如：模拟退火，最陡下降法，淬火法等。
将得到的能量最低的构象做一般的电子结构计算，这样，应当没有问题。
不要讲你还没有得到最稳定的结构，那么，是你的分子有问题，要么计算错了，要么就是游离出现代计算的范畴1。
低频率振动模式时，力常数很小，必须使用opt＝tight以确保适当的收敛和随后任务步骤中频率计算的可靠度。
比如我曾经算过一个体系，第一个频率振动的力常数只有10～20，很不放心，加入tight后，优出来的结构却与前面大相径庭，而且还出现了一个虚频。
2。
做IRC计算的时候，如果步长很小，必须要用verytight。
就曾有人步长设为1，而不加verytight，算出来的反应路径是v字形倒海鸥状的。
3。
使用int指定用于数值积分的积分网格来用于消虚频的时候，必须注意，在比较能量的时候，对所有的计算要使用相同的积分网格。
检查错误1．检查是否有初始文件错误在命令行中加入%kJob L301 or %kJob L302如果通过则一般初始文件ok。
常见初级错误：a.自旋多重度错误b.变量赋值为整数c.变量没有赋值或多重赋值d.键角小于等于0度，大于等于180度e.分子描述后面没有空行f.二面角判断错误，造成两个原子距离过近g.分子描述一行内两次参考同一原子,或参考原子共线2．SCF(自洽场)不收敛则一般是L502错误省却情况做64个cycle迭代(G03缺省128 cycles)a.修改坐标，使之合理b.改变初始猜Guess=Huckel或其他的，看Guess关键词。
gaussian频率计算
gaussian频率计算Gaussian频率计算是一种常用的计算化学方法，用于研究分子的振动和光谱性质。
在化学和材料科学领域中，频率计算是理解和解释分子结构、反应机理和光谱谱线的重要工具。
本文将详细介绍Gaussian频率计算的原理和应用，并探讨其在科学研究中的重要性。
我们来了解一下Gaussian频率计算的基本原理。
频率计算是基于量子力学的原理，通过求解分子的力常数矩阵来获得分子的振动频率。
在Gaussian软件中，通过输入分子的几何构型和相关参数，利用量子力学的原子核运动方程求解，得到分子的振动频率和振动模式。
这些振动频率可以用来计算分子的红外光谱、拉曼光谱以及其他光谱性质，从而进一步研究分子的结构和性质。
Gaussian频率计算的应用非常广泛。
首先，它可以用于确定分子的构型和几何参数。
通过计算不同构型下的振动频率，可以确定分子的平衡几何构型和键长、键角等几何参数。
这对于理解分子的稳定性、反应机理以及与其他分子的相互作用非常重要。
Gaussian频率计算可以用于预测和解释分子的光谱性质。
振动频率与分子的红外光谱和拉曼光谱密切相关。
通过计算分子的振动频率和振动模式，可以预测和解释实验观测到的红外光谱和拉曼光谱谱线。
这对于确定分子的化学键、官能团和分子结构非常有帮助。
Gaussian频率计算还可以用于研究分子的振动性质和能量。
通过计算不同振动模式的振动能量和振动强度，可以了解分子的振动能级和振动强度分布，从而进一步研究分子的能量分布和振动态。
Gaussian频率计算在材料科学中也有重要应用。
振动频率对于材料的力学性质、热学性质和光学性质具有重要影响。
通过计算材料的振动频率和振动模式，可以研究材料的弹性、热膨胀、热导率、光学吸收等性质，为材料设计和性能优化提供指导。
Gaussian频率计算是一种重要的计算化学方法，可以用于研究分子的振动和光谱性质。
它在理论研究、实验解释和材料设计等方面都具有广泛的应用。
Gaussian和GaussView在结构化学教学中的应用
关键词 ： 结构化学， ａｓａ ， ａｓ ｉ Ｇ ｕｓｎ Ｇ ｕｓ ｅ ｉ Ｖｗ
中 图 章编 号 ：０１ ９７ （０２ １ — １９ ０ １０ — ６７ ２１）０ ０９ － ３
Ａｐｐ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｕ ｓａ ｎｄ Ｇａ ｓ Ｖｉｗ ｎ Ｔｅ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔ ｒ ｌＣｈ ｍ ｉｔ ｙ ｌｃ ｔｏ ｆＧａ ｓ ｉｎ ａ ｕ ｓ ｅ ｉ ａ ｈｉ ｇ Ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｅ ｓｒ
Ｇ ｕｓ ｎ 算 的结 果 ， 了可 以 自己 构 建 输 入 文 件 外 ， ａｓＶｅ ａ ｓｉ 计 ａ 除 Ｇ ｕｓ ｉｗ 还可读人 Ｃ ｅ ｉ Ｄ， ｙｅＣ ｅ ｈｍＢｏ Ｈ ｐｒｈ ｍ和 晶体 数 据等 诸 多格 式 的 文 ３ 件 。从 而 使 其 可 以 于 诸 多 图 形 软 件 连用 ， 大 拓 宽 了使 用 范 围 。 大
第４ ０卷第 １ ０期
２１ ０ ２年 ５月
广
州
化
工
Ｖｏ ． ０ Ｎｏ ０ １ ４ ．１ Ｍ ａ ． ０１ ｖ２ ２
Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ｅ ｃ ｌＩ ｄｕ ｔｙ ａ ｇ ｈ ｕ Ｃｈ ｍｉ ａ ｎ ｓｒ
Ｇ ｕｓ ｎ和 Ｇ ｕｓ ｉ ａ ｓｉ ａ ａｓＶ ｅ ｗ在 结 构 化 学 教 学 中 的 应 用
Gaussian 09 和GaussView 软件在结构化学教学中的应用
Course Education Research2018年第33期课程教育研究科学·自然Gaussian09和GaussView软件在结构化学教学中的应用戴国梁(通讯作者)钱蕙(苏州科技大学化学生物和材料工程学院江苏苏州215009)【摘要】作为化学专业的基础课程,结构化学由于其抽象性及理论性强等特点,给教和学双方均带来了一定困难。
本文作者结合自己的专业研究方向,在结构化学讲授中应用Gaussian09和GaussView等软件对分子轨道等相关知识点进行辅助教学,使抽象的化学理论变得形象、简单,这对培养学生的形象思维能力和学习兴趣,提高本课程的教学效果有很大的帮助。
【关键词】Gaussian软件辅助教学结构化学教学方法【基金项目】江苏省高校自然科学基金,项目编号:14KJB150024。
【中图分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2018)33-0156-011.课程特点和软件简介当今化学已进入纳米空间、皮秒时间时代,随着人们对物质微观结构认识的不断深入,结构化学的基本理论越来越广泛地应用于化学的各个领域,特别是在材料、信息、能源等领域。
结构化学是研究原子、分子、晶体的结构以及结构与性质之间关系的科学。
相比化学专业的其他基础课程,本课程的新概念多,数学推导多,系统性很强,故而要求学生在学习过程中既有严密的逻辑思维能力,还要有较好的空间想象力,特别是要具备有一定的数学、物理基础,才能获得较好的教学效果。
与其他化学基础课程如有机,无机,分析化学等不同,本课程的学习过程中缺少相关的实验演示和操作,而其他化学类课程在理论学习的同时,均开设同步的实验课程。
本课程的学习需要较多的数学、物理知识,而很多师范院校化学专业学生数理基础相对薄弱,教学过程中不得不给学生补充一些线性代数知识,造成实际讲授该课程的学时数偏少。
同时,学生在学习过程中往往对一些繁琐的数学公式及其推导过程有厌倦和抵触心理,故学生对结构化学学习的积极性不高。
培训Gaussian软件使用频率分析维里定理计算模型化学模型PPT教案学习
高角动量基组
6-31G(2d)就是在6-31G 基础上增加两个d 轨道的 函数，而6-311++G(3df，3pd)则增加了更多的极化 函数，包括三个分裂的价键基组，在重原子和氢 原子上加的弥散函数，在重原子上加的三个d 函 数和一个f 函数，在氢原子上加的三个p 函数和一 个d 函数。这样的基组在电子相关方法对于描述 电子之间的作用有很重要意义。
负的频率； 频率相应简正振动的模式 鞍点存在有负的振动频率，可以定义存
在n 个负的频率的结构是n 阶鞍点。
第36页/共43页
矫正因子和零点能
方法 频率矫正因子
HF/3-21G
0.9085
HF/6-31G(d)
0.8929
MP2(Full)/6-31G(d) 0.9427
MP2(FC)/6-31G(d) 0.9434
MM+，AMBER，UFF，ComFa等
电子结构模型（Electronic Structure Theory）
半经验方法 从头算 密度泛函
第5页/共43页
化学模型
计算方法（method）
Gaussian 关键词
方法
HF Hartree-Fock 自恰场模型
B3LYP
Becke型3 参数密度泛函
势能面
全局最大值 局域极大值 全局最小值 局域极小值 鞍点（代表连接着两个极
小值的过渡态）
第26页/共43页
寻找极小值
极小值和鞍点，其能量的一阶导数，也 就是梯度，都是零，这样的点被称为稳 定点。所有的成功的优化都在寻找稳定 点，虽然找到的并不一定就是所预期的 点。
几何优化由初始构型开始，计算能量和 梯度，然后决定下一步的方向和步长， 其方向总是向能量下降最快的方向进行。 大多数的优化也计算能量的二阶导数， 来修正力矩阵，从而表明在该点的曲度。
GaussView学习
GaussView教程【3】--向Gaussian提交计算上一讲我们已经构建好了一个间氟苯乙烷分子，现在打开间氟苯乙烷分子。
点击Gview界面上的【Calculate】-—【Gaussian Calculate Setup】从对话框中我们可以选择许多参数，下面依次选择一下【Job Type】工作类型:【Energy能量】|【Optimization优化】｜【Frequency频率】｜【Opt+Freq优化＋频率】|【Scan扫描】|【Stability稳定性】｜【NMR核磁】，这里我们选择【NMR】核磁【Method】方法:每种计算模式都提供了若干种方法，这里选择默认值即可【Title】题目：这项可以根据自己的项目自行命名【Link 0】给检查点文件命名其它选择默认即可选好后点击【Submit】提交至Gaussian,并保存。
（最好存到安装文件所在磁盘）系统会询问是否提交至Gaussian，选择【OK】，Gaussian会自动开启并计算，计算时间因硬件配置而异计算完毕后系统会提示关闭Gaussian，点击【是】计算完毕后会生成两个文件，.log的是系统日志，便于查看计算结果。
这里我们选择.chk文件【Ok】接下来我们又一次看到了刚才绘制的那个分子,表面上没什么不同，但这次我们可以预言它的许多性质了，在GView的主界面点击【Results】-—【Summary】可以看到刚才的计算总结,点击【View File】可以看到日志文件。
因为我们刚才选择计算模式是【NMR】核磁，所以我们点击【Results】——【NMR】，随即我们看到了很熟悉的核磁图谱,但似乎很乱，因为这是所有元素的核磁谱图，在左下方【Element】右方选择【H】，即H谱，旁边【Reference】选择【TMS HF/6—31G(d）】，这次我们就可以看到间氟苯乙烷分子理论计算的核磁谱图了。
在绘图界面右击【View】——【Labels】可以看到每个H原子对应场中的位置。
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1. 用 Gaussian 计算分子的频率
1.1 创建 Gaussian 输入文件
打开 g09w， 点击【file】-【New】弹出下图对话框，按下图输入
文件菜单 Link 0 命令
计算执行路径 标题行
电荷与多重度
分子说明部分
选择多步任务数 返回主菜单并运行
返回主菜单
保存 放弃任务 检查计算 执行路径 设定多步任 务的开始任
Basis Set 选 3-21G Title 一栏中就填作业名称 Link 0 一般软件自己设置好了，不用管了。 设置完后点 Submit 提交给 Gaussian 计算。
2.3Gaussian 计算完后用 GaussView 查看结果
2.3.1 显示结果数据摘要【Results】-【Summary】。
Gaussian 软件是用来进行半经验计算和从头计算的专业工具，可以研究：分子能量和结 构，过渡态的能量和结构，化学键以及反应能量，分子轨道，偶极矩和多极矩，原子电荷和 电势，振动频率，红外和拉曼光谱，NMR，极化率和超极化率，热力学性质，反应路径。计 算可以模拟在气相和溶液中的体系，模拟基态和激发态。还可以用来研究生物大分子的酶催 化反应以及对周期性边界体系进行计算。Gaussian 是研究诸如取代效应，反应机理，势能面 和激发态能量的有力工具。
Charge & Multip： 给定电荷与自旋态，定义分子体系所带静电荷数（正负数）及自旋多重 度（正整数）。
Molecule Specification：定义分子的坐标等性质，给定分子中各原子的坐标，笛卡尔坐标或 分子内坐标均可，程序能自动识别。可包含多个输入行。
可选的附加部分： 通常用于特殊作业类型的输入。
等菜单命令时，可以显示这类计算结果的能量变化图及其他计算结果。 对于水分子，5、6、7 没有 所以不举例说明了。
3. 数据分析
Atkins’ Physical Chenistry seventh Edition 一书上的 523 页给出的水分子频率是 1595cm 的弯曲振动，3652cm 的对称伸缩振动和 3756cm 的不对称伸缩振动。与 Gaussian 计算出 来的的误差是弯曲振动 6.77%、称伸缩振动 4.94%、对称伸缩振动 5.91%。而 Gaussian 软件 计算出来的数据误差在 10%~20%是正常的。所以本次的计算比较好的符合实验结果，也证 实了 Gaussian 软件确实不错。
O
-0.29639 -0.05155 0. （氧原子的笛卡尔坐标）
H
0.66361 -0.05155 0. （H 原子的笛卡尔坐标）
H
-0.61685 0.85339 0. （H 原子的笛卡尔坐标）
.
.
.
Full point group C2V[C2(O),SGV(H2)]
（分子对称性）
.
.
1
2
3
A1
1.2 执行 Gaussian 计算作业
1.2.1 启动 G09W 程序，在主菜单中点击【File】-【Open】打开刚刚创建的 Gaussian 的输入 文件（.gjf）
1.2.2 点击运行按纽，弹出对话框，制定输出文件 （*.out）保存的位置。
1.2.3 点击保存按钮，Gaussian 计算即开始运行
Link 0：定位和命名检查文件（Check Point File）及其他临时文件的名称及位置。可包括多个 输入行，每行的行首均用%号开始。
Route Section：制定计算类型（需要以#号开头），指定计算方法、基组以及所需计算项目。 可包括多个输入行，每行的行首均用#号开始。
Title Section：计算的简要说明，作业内容与目的简要描述，便于输出文件阅读。可包含多个 输入行。
用 Gaussian 和 GaussView 计算分子的频率
吴润锋 （华中师范大学 化学学院 ） 摘要：该文主要介绍怎样用 Gaussian 和 GaussView 计算分子的频率，以及对它的结果的一
些查看。 关键词：Gaussian GaussView 分子频率
0 引言:
Gaussian 软件是目前计算化学领域内最流行、应用范围最广的商业化量子化学计算程序 包。最早是由美国卡内基梅隆大学的约翰.波普(John A Pople,1998 年诺贝尔化学奖获得者)在 60 年度末、70 年代初主导开发的。其名称来自于该软件中所使用的高斯型基组。Gaussian 软件的出现大大降低了计算化学的门槛，使得从头计算方法可以广泛用于研究各种化学问题。 到目前为止，Gaussian 已经推出了 13 个版本，目前最新的版本是 Gaussiana9。
# opt freq hf/3-21+g* geom=connectivity （任务类型，计算方法，使用基组）
---------------------------------------
.
.
.
Symbolic Z-matrix:
Charge = 0 Multiplicity = 1
（电荷数 多重度）
A1
B2
Frequencies -- 1703.0207
3832.4408
3978.1649 （分子的三种振动频率）
2. 用 GaussianView 计算分子频率。
2.1 构建水分子
打开 GaussianView 软件，在 builder 面板上单击6 按钮，出现元素工具面板（Elements Fragments），选择氧原子，在选择单键的构型，在 G1-M1-V1 视窗上单击即可。
参考文献：
刘江燕 武书彬 化学图文设计与分子模拟计算 华南理工大学出版社
2.3.2 显示原子电荷【 Results 】-【Charge Distribution】
2.3.3 显示表面和等高线【 Results 】-【Surfaces/Contours】 总电子云密度表面：
二维等高线：等高线平面可以任意选，下图是水分子三个原子为平面的等高线
2.3.4 显示振动模式及光谱【 Results 】-【Vibrations】 可得到水分子的三种振动及其信息。
(作者信息，时间)
18-Jun-2012
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%chk=C:\Users\dell\Desktop\1.chk （定位和命名检查文件及其他临时文件的名称及位置）
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Gaussian 运行窗口
1.3 查看 Gaussian 计算结果
以下是经过删节后的输出结果，其中最有用的一些数据已加中文标注。
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Gaussian 09: IA32W-G09RevA.02 11-Jun-2009
（1） 频率为 1703.02 cm 的弯曲振动。
（2）频率为 3832.44 cm 的对称伸缩振动 （3）频率为 3978.16 cm 的不对称对称伸缩振动
2.3.5 显示 NMR 光谱【 Results 】-【NMR】 2.3.6 显示紫外可见光谱【 Results 】-【UV-VIS】 2.3.7 查看其它图形等点击【 Results 】菜单下的【Scan】、【IRC】、【Trajectory】、【Optimization】
2.2 Gaussian 计算
点击【Calculate】然后【Gaussian Calculate Setup 】再根据个人需要进行计算前的复杂设置。
Job type 选 opt+Freq(几何优化和频率) Method 选 Ground state Hartree-Fock Default Spin