TIỂU LUẬN HÓA - TIN SỬ DỤNG PHẦN MỀM HYPERCHEM KHẢO SÁT CẤU TRẠNG BÁN LỆCH VÀ ĐỐI LỆCH CỦA MỘT SỐ CHẤT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
oOo
TIEÅU LUAÄN
Ñeà taøi
SỬ DỤNG PHẦN MỀM
HYPERCHEM KHẢO SÁT CẤU
TRẠNG BÁN LỆCH VÀ ĐỐI LỆCH
CỦA MỘT SỐ CHẤT
Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh
Học viên thực hiện: Thái Ngọc Triển
Chuyên ngành: LL&PPDH Môn Hóa Học- K23
TP.Hồ Chí Minh
Tháng 3/2013
Trang 2
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 3
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM HYPERCHEM 4
GIỚI THIỆU 4
Những tính năng cơ bản 4
Một số từ ngữ thông dụng để tham khảo 5
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG HYPERCHEM 6
1.2.1. Vẽ công thức hai chiều 6
1.2.2. Chuyển từ công thức hai chiều sang công thức ba chiều 8
1.2.3. Ghi công thức dưới dạng file 9
1.2.4. Sơ lược về các phương pháp bán thực nghiệm 9
1.2.5. Tối thiểu hóa năng lượng 17
Một số thông số sau khi tính toán 20
1.2.6. Tính phổ electron 20
CHƯƠNG 2. SỬ DỤNG PHẦN MỀM HYPERCHEM 22
KHẢO SÁT HIỆU ỨNG BÁN LỆCH 22
2.1. THỰC HIỆN KHẢO SÁT TRÊN MỘT SỐ PHÂN TỬ 22

2.1.1. Butan 22
2.1.2. Pentan 38
2.1.3. Hexan 43
2.1.4. 1,2-đifloetan 48
2.1.5. 1,2-đicloetan 53
2.1.6. 1,2-đibrometan 58
2.1.7. 1-clo-2-flotetan 63
2.1.8. 1-brom-2-flotetan 68
2.1.9. 1,2-etanđiol 73
2.1.10. etanhidroxiamin (NH2-CH2-CH2-OH) 79
2.1.11. 2-floetanol 85
2.1.12. 2-cloetanol 91
2.1.13. 2-brometanol 97
2.2. XỬ LÍ SỐ LIỆU 103
2.2.1. Bảng tóm tắt số liệu thu được 103
2.2.2. Bảng so sánh số liệu giữa cấu dạng bán lệch và đối lệch của các chất 104
2.2.3. Nhận xét 105
KẾT LUẬN 107
107
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 3
MỞ ĐẦU
Sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật đã mang lại cho con người ngày
càng nhiều những công cụ, phương tiện mới trong mọi mặt của đời sống xã hội trong đó có
cả quá trình dạy học. Việc sử dụng những công cụ, phương tiện khoa học kỹ thuật mới
không những chỉ giúp cho con người có thêm nhiều khả năng trong việc cải tạo và chinh
phục thế giới mà còn giúp cho con người hiểu sâu sắc hơn về bản chất của thế giới.
Việc ứng dụng các phần mềm hỗ trợ trong quá trình dạy và học Hóa học là rất cần
thiết, trong đó phần mềm HyperChem là công cụ hỗ trợ tốt để mô phỏng công thức cấu tạo
phân tử theo không gian ba chiều, các thí nghiệm hóa học, khảo sát một số tính chất mô

phỏng của chúng. Nhờ phần mềm này, ta có thể nghiên cứu được nhiều tính chất của các
chất không qua phòng thí nghiệm ảo, được tính toán trên máy, từ đó có thể kết luận hay dự
báo tính chất của một số hợp chất. Một trong những ứng dụng trên là ta có thể khảo sát hiệu
ứng bán lệch của một số hợp chất, so sánh với các giá trị thực nghiệm, các đánh giá định
tính và có thể giải thích được độ bền một số hợp chất. Vì lý do đó nên tôi đã chọn đề tài
“Sử dụng phần mềm HyperChem khảo sát cấu trạng bán lệch và đối lệch của một số
chất”.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 4
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM HYPERCHEM
GIỚI THIỆU
Phần mềm HyperChem là phần mềm chuyên dụng trong bộ môn Hóa Tính Toán
(Ứng dụng tin học trong Hóa học) hiện nay. Mô phỏng cấu trúc 3D của hợp chất, tối ưu hóa
cấu trúc, tính toán mọi thông số liên quan đến hợp chất như: năng lượng bề mặt, phổ IR,
UV,…, các dao động nhiệt, độ dài và năng lượng liên kết…
Đây là phiên bảng HyperChem 8.0.10
Những tính năng cơ bản
- HyperChem có thể biểu diễn các phân tử khác nhau trong hệ, bạn có thể thay đổi
hình thức biễu diễn kiểu que, kiểu hình cầu, kiểu hình cầu chồng lên nhau, kiểu chấm, kiểu
chấm-gạch.
- Bạn có thể đặt màu nền cho trang làm việc, đặt các màu khác nhau cho các liên kết
trong phân tử, màu sắc nguyên tố (ví dụ ngầm định màu của Cacbon là màu lục, Oxy là đỏ,
Flo là vàng, Fe là đỏ, Cu là xanh lá…)
- Bạn cũng có thể lấy hình ảnh của HyperChem chuyển qua các ứng dụng khác như
Word, PhotoShop… bằng cách đặt chế độ copy hình ảnh.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 5
- HyperChem giúp bạn vẽ và hiệu chỉnh những phân tử trong không gian 2 chiều(2D)
và 3 chiều(3D).
- Trong HyperChem có hệ tọa độ của người quan sát và tọa độ của phân tử, cho nên

bạn có thể dịch chuyển, quay và biểu diễn hệ phân tử theo tỷ lệ màn hình làm việc.
- Xem được thuộc tính cấu trúc phân tử, đo độ dài liên kết, góc liên kết, biểu diễn momen
lưỡng cực…
- Cơ sở dữ liệu rộng lớn, bạn có thể tạo và biểu diễn chuỗi polypeptide, hay lựa chọn
các amino acid, các acid nucleic, polyme….
- Tính toán obital phân tử, cực tiểu hóa năng lượng của hệ, tối ưu hóa cấu trúc…
- Còn rất rất nhiều ưu điểm nữa đang chờ bạn khám phá.
Một số từ ngữ thông dụng để tham khảo
• Ab Inito: phương pháp tính toán cơ học lượng tử cho kết quả chính xác.
• AM1: là phương pháp bán kinh nghiệm chính xác.
• ALL atom: phương pháp tính toán cơ học phân tử.
• AMBER: phương pháp trường lực (force field).
• Atom type: kiểu biểu diễn nguyên tử.
• Backbone: liên kết khung.
• Bio+: bổ sung cho trường lực CHARMM.
• Brookhaven Protein Data Bank(PDB): dữ liệu về cấu trúc Protein.
• Charge density: mật độ điện tích.
• CNDO: dùng tính toán thuộc tính điện tử bỏ qua xen phủ vi phân.
• Connectivity: kết nối liên kết cộng hóa trị.
• Constraint: sự ràng buộc giá trị của lý thuyết với thực tế gần đúng.
• Convergence: tiêu chuẩn kết thúc tính toán hóa học.
• Coordinate system: hệ tọa độ.
• Correlation Energy: năng lượng tương quan được tính theo vị trí cụ thể của các
electron.
• Chirality: R hoặc S.
• RMS Gadient: vectơ mô tả trường lực trên một nguyên tử.
• Sequence: thứ tự hợp phần từ hợp phần đuôi N.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 6
• Bond Length: độ dài liên kết giữa các nguyên tử.

• Bond Order: thứ tự liên kết tính toán theo cơ học lượng tử.
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG HYPERCHEM
1.2.1. Vẽ công thức hai chiều
1.2.1.1. Các công cụ sử dụng
Draw: Nhắp vào cho phép ta thực hiện vẽ nguyên tử và liên kết. Nếu nhắp đúp sẽ hiện
bảng element table cho phép ta lựa chọn nguyên tố biểu diễn.
Select: Nhắp vào cho phép ta chọn các nguyên tử, liên kết, góc, góc xoắn, phân tử.
Rotate out of plane: Nhắp vào cho phép ta quay phân tử ra ngoài mặt phẳng của cửa
sổ phần mềm.
Rotate in plane: Nhắp vào cho phép thực hiện phép quay trong mặt phẳng của cửa sổ
phần mềm.
Translate: Cho phép ta di chuyển phân tử trên mặt phẳng của cửa sổ phần mềm.
Z-Translate: Cho phép ta di chuyển phân tử dọc theo trục vuông góc với cửa sổ phần
mềm.
Magnify/Shrink: Cho phép ta phóng to hoặc thu nhỏ phân tử hay phần được lựa chọn.
Z-Clipping planes: Biểu diễn phân tử theo mặt cắt tạo bởi hai mặt phẳng vuông góc
với trục vuông góc với cửa sổ phần mềm.
Lưu ý: Khi chọn công cụ nào thì biểu tượng của công cụ đó hiện lên khi ta rà chuột vào cửa
sổ phần mềm.
1.2.1.2. Thực hiện vẽ
1. Trong menu Build chọn Default element (Hoặc nhắp đúp chuột trái vào biểu tượng
Draw). Bảng các nguyên tố hiện ra như sau:
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 7
Để lựa chọn nguyên tố nào, ta chỉ cần nhắp chuột trái vào nguyên tố đó.
2. Muốn biết thuộc tính của các nguyên tố ta chỉ cần nhắp trái chuột vào thẻ Properties
trong thoại, bảng các thuộc tính của nguyên tố sẽ xuất hiện. Sau khi đã lựa chọn
nguyên tố muốn vẽ, chỉ cần nhắp trái chuột lên màn hình ta sẽ thu được nguyên tố
cần vẽ.
3. Có thể thực hiện phép vẽ bằng hai cách: Vẽ các nguyên tử trước rồi rê chuột từ

nguyên tử này đến nguyên tử khác để vẽ liên kết hoặc Vẽ thẳng liên kết giữa các
nguyên tử bằng cách vẽ một nguyên tử rồi rê chuột đến vị trí khác tạo liên kết.
4. Tạo liên kết đôi, liên kết ba bằng cách nhắp trái chuột vào chính liên kết đó.
5. Tạo vòng liên hợp bằng cách nhấp hai lần chuột trái vào một liên kết bất kì trong
vòng.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 8
6. Nếu có một liên kết hay một nguyên tử nào không phù hợp có thể xóa bằng cách
nhắp phải chuột vào liên kết hay nguyên tử đó.
Lưu ý: Nguyên tử Hidro có thể vẽ hoặc không vẽ cũng được.
1.2.2. Chuyển từ công thức hai chiều sang công thức ba chiều
Sau khi vẽ công thức hai chiều xong thì chọn Add H & Model Build trong menu Build để
chuyển từ công thức hai chiều sang công thức ba chiều.
Thực hiện xong, ta sẽ thu được công thức ba chiều.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 9
1.2.3. Ghi công thức dưới dạng file
Trong menu File, chọn Save, chỉ đường dẫn vào khu vực muốn lưu, đặt tên và chọn Save.
Đuôi của tập tin được mặc định là .HIN
1.2.4. Sơ lược về các phương pháp bán thực nghiệm
Các tính toán bán thực nghiệm giải phương trình Schrodinger, với sự xấp xỉ nào đó,
nhằm mô tả thuộc tính của các nguyên tử và phân tử. Để tính nhanh và đơn giản, các
phương pháp bán thực nghiệm thực hiện sự đơn giản hóa như sau: chỉ tính cho các electron
hóa trị; bỏ qua một số tích phân tương tác; sử dụng các hàm orbital điện tử cơ bản chuẩn,
không được tối ưu; dùng các tham số xác định từ thực nghiệm. Các tham số thực nghiệm
loại bỏ một lượng tính toán cần thiết nào đó và sửa các lỗi kết quả thu được từ sự gần đúng.
Quan trọng: Các phương pháp bán thực nghiệm trong Hyperchem có thể xử lý tất cả các
nguyên tố nhóm chính, được tham số hóa trong các file tham số để xử lý đến cả xenon.
Extended Huckel, ZINDO/1, ZINDO/S có thể xử lý hai hàng kim loại chuyển tiếp đầu tiên.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển

Trang 10
Tất cả các phương pháp bán thực nghiệm hiện hành được thiết lập nhằm loại bỏ những
tính toán tốn nhiều thời gian của các tích phân xen phủ. Phương pháp bỏ qua xen phủ vi
phân không tính các tích phân đẩy có giá trị nhỏ.
Để lựa chọn các phương pháp, ta chọn thẻ Semi-epirical trong menu Set up. Lúc đó, xuất
hiện hộp thoại:
Extended Huckel: Sử dụng để tính toán orbital phân tử của các phân tử. Không có giá trị
để tối ưu hình học hoặc tính toán động lực học phân tử. Dùng sự giản hóa “một electron”
quy cho là không có sự tương tác rõ ràng giữa các electron. Đây không phải là phương pháp
trường tự hợp (SCF).
CNDO: Bỏ qua hoàn toàn xen phủ vi phân. Đây là phương pháp trường tự hợp đơn giản
nhất. Nó có giá trị để tính toán các thuộc tính electron trạng thái cơ bản của các hệ vỏ hở và
hệ vỏ kín, dùng để tối ưu hóa hình học, tính năng lượng toàn phần.
INDO: Gián tiếp bỏ qua xen phủ vi phân. Cải tiến từ CNDO bằng cách tính đến lực đẩy
một tâm giữa các electron trong cùng một nguyên tử. Dùng để tính thuộc tính electron ở
trạng thái cơ bản của hệ vỏ hở và vỏ kín, dùng để tối ưu hình học, tính năng lượng toàn
phần, đây là một phương pháp SCF.
MINDO3: Là phương pháp mở rộng từ INDO bằng cách sử dụng các tham số, thay vì tính
toán đối với nhiều tương tác. Sử dụng cho các phân tử hữu cơ lớn, tính toán thuộc tính điện
tử, tối ưu hình học, tính năng lượng toàn phần. Đây là phương pháp SCF.
MNDO: Sử dụng cho nhiều loại phân tử hữu cơ khác nhau có chứa các nguyên tố thuộc
hàng 1 và 2 trong bảng tuần hoàn, không có giá trị cho các kim loại chuyển tiếp. Loại bỏ
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 11
một số sai số trong MINDO3. Tính thuộc tính điện tử, tối ưu hình học, năng lượng toàn
phần, và nhiệt hình thành. Đây là phương pháp SCF.
MNDO/d: Là phiên bản của MNDO với việc thêm các orbital – d. Sử dụng cho các nguyên
tố nhóm chính có các orbital – d đóng vai trò quan trọng (như là lưu huỳnh). Được tham số
hóa tốt hơn, dùng cho các kim loại chuyển tiếp. Tính toán thuộc tính điện tử, tối ưu hình
học, năng lượng toàn phần, nhiệt hình thành. Đây là phương pháp SCF.

AM1: Cải tiến từ MNDO và là phương pháp chính xác nhất. Dùng cho các phân tử hữu cơ
có chứa các nguyên tố thuộc hàng thứ nhất và hàng thứ hai trong bảng tuần hoàn, không
dùng cho kim loại chuyển tiếp. Có thể tính tốt hơn MNDO cho các hợp chất chứa cả nitơ và
oxi. Tính thuộc tính điện tử, tối ưu hình học, năng lượng toàn phần, nhiệt hình thành. Đây là
phương pháp SCF.
PM3: Được tham số hóa từ AM1. PM3 khác AM1 chỉ ở các giá trị tham số. Các tham số
cho PM3 lấy bằng cách so sánh số lượng lớn và rộng rãi từ thực nghiệm. Tiêu biểu, các
tương tác không liên kết ít đẩy hơn trong PM3 so với AM1. PM3 đầu tiên được sử dụng cho
các phân tử hữu cơ, nhưng nó cũng được sử dụng nhiều cho nguyên tố nhóm chính. Đây là
phương pháp SCF.
ZINDO/1: Sửa đổi từ INDO mở rộng cho các kim loại chuyển tiếp. Tương đương với phiên
bản gần đây nhất của phương pháp INDO/1, sự khác đầu tiên đó là sử dùng hằng số mũ
orbital. ZINDO/1 cho phép ta tính năng lượng trạng thái chuyển tiếp, tối ưu hình học của
các phân tử chứa kim loại chuyển tiếp.
ZINDO/S: Là phương pháp INDO được tham số hóa thêm nhằm mô phỏng sự chuyển đổi
phổ UV/Visible (tử ngoại/khả kiến) khi dùng CI đơn (single configuration interaction:
tương tác cấu hình đơn) dùng để dự đoán phổ UV/Visible nhưng không phù hợp để tính tối
ưu hình học hay động lực học phân tử.
TNDO: Là phương pháp bỏ qua xen phủ vi phân bao gồm các tham số không chỉ cho thứ tự
nguyên tử mà còn cho kiểu nguyên tử. Cố gắng thu được phương pháp bán thực nghiệm
nâng cao chính xác nhiều hơn. Sử dụng phương pháp này như một công cụ nghiên cứu cho
một khoảng giới hạn các phân tử có các tham số đã được phát triển và đang hiện hành.
Options…: Nhấp trái chuột để biểu diễn lựa chọn bán thực nghiệm nhằm thiết lập các điều
kiện tính toán. Có ba phiên bản, tùy thuộc vào phương pháp bán thực nghiệm mà ta chọn.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 12
1.2.4.1. Phương pháp áp dụng cho các nguyên tố
Các bảng sau đây biểu diễn cho ta biết các nguyên tố được xử lý theo các phương pháp
bán thực nghiệm khác nhau trong Hyperchem. Ở đây, biểu tượng của các nguyên tố xử lý
theo mỗi phương pháp tô đậm:

Chú ý: Phương pháp Huckel mở rộng có thể áp dụng cho tất cả các nguyên tố trong bảng
tuần hoàn, tập hợp tham số ngầm định bao hàm tất cả các tham số cần thiết.
CNDO, INDO
MINDO3
MNDO
AM1
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 13
PM3
ZINDO/1
ZINDO/S
1.2.4.2. Lựa chọn bán thực nghiệm cho phương pháp Huckel
Hộp thoại này dùng để đặt riêng cho phương pháp Huckel. Tất cả các phương pháp bán
thực nghiệm khác sử dụng hộp thoại khác.
Total charge: Điện tích hạt nhân dư so với điện tích electron. Nó bằng 0 đối với hệ trung
hòa, giá trị nguyên dương đối với cation và là giá trị nguyên âm đối với anion.
Spin multiplicity: Đây là độ bội spin, 2S + 1, ở đây S là tổng spin electron của hệ. Mỗi
electron không kết đôi được tính là ½. Hệ vỏ kín (singlet) có độ bội là 1. Trạng thái doulet
và triplet có độ bội là 2 và 3. Ta có thể thay đổi giá trị từ 1 đến 6.
Huckel constant: Hằng số tỷ lệ giữa các yếu tố ma trận không chéo hóa và các yếu tố của
ma trận chéo hóa. Giá trị thường là 1.75. Giá trị lớn đặt cho trọng lượng lớn đóng vai trò là
xen phủ orbital nguyên tử trong việc xác định năng lượng. Giá trị nhỏ đặt cho trong lượng
lớn nhằm kết hợp năng lượng của các electron trong các orbital nguyên tử.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 14
Unweighted constant: Dùng hằng số Huckel không sửa đổi gì.
Weight diffuseness: Tăng hằng số Huckel bằng một hệ số được coi là sự khuếch tán của
các orbital nguyên tử. Hệ số này chỉ được quy cho các hệ phân tử có các orbital khuếch tán
rất khác nhau. Điều này hiếm khi xuất hiện đối với các hợp chất hữu cơ và các nguyên tố
nhóm chính.

d orbitals scale factor: Tích chọn để thêm các orbital d cho Si, P, S và Cl. Đây là hệ số tỷ
lệ.
1.2.4.3. Hộp thoại lựa chọn cho các phương pháp bán thực nghiệm khác
Total charge: Điện tích hạt nhân dư so với điện tích electron. Nó bằng 0 đối với hệ trung
hòa, giá trị nguyên dương đối với cation và là giá trị nguyên âm đối với anion.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 15
Spin multiplicity: Đây là độ bội spin, 2S + 1, ở đây S là tổng spin electron của hệ. Mỗi
electron không kết đôi được tính là ½. Hệ vỏ kín (singlet) có độ bội là 1. Trạng thái doulet
(biểu diễn hai mũi tên hướng lên) và triplet (biểu diễn ba mũi tên hướng lên) có độ bội là 3
và 4. Ta có thể thay đổi giá trị từ 1 đến 6.
State: Mô tả trạng thái kích thích của các electron hóa trị trong hệ.
• Lowest: Trạng thái điện tử có năng lượng thấp nhất ở độ bội spin cho trước.
• Next lowest: Trạng thái kích thích điện tử đầu tiên của độ bội spin cho trước.
(singlet, doublet, triplet hoặc quartet).
Convergence limit: Kết thúc tính toán SCF khi sự khác nhau về năng lượng sau hai lần lặp
lại liên tiếp bé hơn giá trị đã đặt. Đây là giới hạn hội tụ cho năng lượng electron toàn phần
trong tính toán SCF.
Iteration limit: Giá trị cực đại cho sự lặp lại của một tính toán SCF. Tính toán sẽ ngưng sau
khi lặp đủ giá trị ta đặt dù chưa đến kết quả cuối cùng.
Accelerti convergence: Tích chọn để đạt độ hội tụ nhanh hơn kết quả cho quá trình lặp
SCF.
Spin pairing: Đặt cho phương pháp để tính toán các kiểu tác động spin. Có hai kiểu sau:
• UHF: Phương pháp Hartree – Fock không giới hạn cung cấp cho các orbital có
không gian riêng (anpha và beta) cho các electron cùng với kiểu spin. Phương pháp
này dùng cho các hệ vỏ hở và vỏ kín.
• RHF: Phương pháp Hartree – Fock giới hạn đòi hỏi spin cặp đôi của các electron
định cư trong cùng không gian orbital. Là phương pháp dùng cho hệ vỏ hở và hệ vỏ
kín.
Overlap Weighting factors: Tham số hóa thêm cho các phương pháp ZINDO nhằm thay

đổi phần đóng góp trong liên kết sigma và pi.
• Sigma – Sigma: Hiệu chỉnh xen phủ orbital nguyên tử sigma – sigma. Nên đặt cho
ZINDO/1 giá trị 1, cho ZINDO/S giá trị 1.267.
• Pi – Pi: Hiệu chỉnh xen phủ orbital nguyên tử pi – pi. Nên đặt 1 cho ZINDO/1.
Ngầm định 0.64 cho ZINDO/S là thích hợp cho các kim loại chuyển tiếp, và giá trị
0.585 cho các phân tử hữu cơ.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 16
TNDO version: Lựa chọn để chọn hai phiên bản TNDO ta muốn dùng. Lựa chọn này lặp
lại các hệ số mức xen phủ mô tả ở trên khi chọn TNDO. TNDO có nguồn gốc là CNDO và
INDO và ta có thể chọn một trong hai TNDO/1 hay TNDO/2.
Configuration interaction: Lựa chọn này để đặt hoạt động và đặt các lựa chọn cho tính
toán tương tác cấu hình. Điều này là cần thiết nếu ta muốn tính phổ UV- Visible.
1.2.4.4. Lựa chọn tương tác cấu hình
Các tính toán CI có thể dùng để cải tiến chất lượng của hàm sóng và trạng thái năng
lượng. Các tính toán trường tự hợp (SCF) dựa trên mô hình một electron, ở đó mỗi electron
di chuyển trong trường hợp trung bình được tạo nên bởi (n-1) electron còn lại trong phân tử.
Thực tế, các electron tương tác ngay tức thời và do đó có khuynh hướng tự nhiên tránh xa
electron khác, thỏa mãn nguyên lý loại trừ. Sự tương quan (tác động qua lại lẫn nhau) này
dẫn đến kết quả là lực đẩy trung bình giữa các electron thấp hơn và do đó có trạng thái năng
lượng thấp hơn.
Có hai kiểu tương quan electron: tĩnh và động. Tương quan tĩnh được quy cho là sự suy
biến gần trạng thái cho trước; tương quan động là sự tránh xa tức thời của các electron với
nhau.
CI method: Chọn None, Singly Excited (kích thích đơn), Microstate (vi trạng thái).
• None: Chọn None nếu không muốn sử dụng tương tác cấu hình.
• Singly Excited: Chỉ các cấu hình kích thích đơn được tính.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 17
Microstate: Gm nhiu trng thỏi kớch thớch, k c cỏc trng thỏi kớch thớch n

Orbital Criterion: t phm vi cỏc orbital v t ú cỏc electron c kớch thớch to ra
mt tp hp cu hỡnh tng tỏc.
Occupied: Phm vi ca cỏc orbital nh c bt u t HOMO, t ú cỏc electron
c kớch thớch.
Unoccpied: Phm vi ca cỏc orbital o bt u t LUMO n khi cỏc orbital c
kớch thớch lờn.
Energy criterion: L la chn cho orbital criterion, giỏ tr ny t nng lng gii hn cho
s to tp hp cỏc cu hỡnh tng tỏc.
Maximum Excitation: Nng lng orbital cao nht khỏc nhau (eV) gia cỏc orbital nh c
v khụng nh c, c tớnh trong tớnh toỏn CI. Núi chung cỏc cu hỡnh cú nng lng cao
khụng tng tỏc mnh trong tớnh toỏn núi õy. Tng thờm nng lng cc i s lm tng
thờm s tng tỏc cu hỡnh trong tớnh toỏn CI.
1.2.5. Ti thiu húa nng lng
Trớc khi thực hiện ta nên hiểu qua một chút về sự cực tiểu hoá năng lợng. Cực tiểu
hoá năng lợng lm biến đổi hình học phân tử đến những mức hệ có năng lợng thấp hơn,
v cuối cùng l tạo ra một cấu hình ổn định nhất. Trong quá trình cực tiểu hoá, quá trình đi
đến cấu trúc phân tử m năng lợng không còn có thể thay đổi vi phân đợc nữa. Điều ny
có nghĩa l bắt nguồn từ năng lợng liên hệ theo các toạ độ Decac, đợc gọi l gradient, l
gần nh bằng không. Đây đợc biết l điểm dừng (stationary point) trên mặt thế năng.
Nếu có sự thay đổi no trong các thông số hình học lm tăng năng lợng của phân tử,
cấu hình sẽ nhanh chóng sửa đổi đa về trạng thái năng lợng cực tiểu.
Một hệ phân tử có thể có nhiều cực tiểu năng lợng. Năng lợng có giá trị thấp nhất
đợc gọi l cực tiểu ton phần, những điểm cực tiểu còn lại gọi l cực tiểu bộ phận.
1. Trc tiờn b ht tt c cỏc la chn.
2. Chn Semi empirical trong menu Setup. Hp thoi sau xut hin
GVHD: PGS.TS. Bựi Th Thanh HVTH: Thỏi Ngc Trin
Trang 18
3. Chọn một phương pháp bán thực nghiệm rồi chọn thẻ Option, chọn các tham số. Chú
ý là chọn None trong thẻ Configuration Interaction.
4. Trong menu Compute chọn thẻ Geometry Optimization. Hộp thoại sau xuất hiện:

Algorithm: Hyperchem sử dụng các thuật toán để tính toán cho hệ đã chọn.
• Steepest Descent: Chuyển trực tiếp xuống đường dốc nhất (của lực tương tác) trên
mặt thế năng. Nếu năng lượng của hệ giảm đi, nó tiếp tục thực hiện như vậy nhưng
với bước nhảy lớn hơn (tăng thêm 1.2 lần) nếu năng lượng tăng sau bước nhảy, tỉ lệ
điều chỉnh hình học giảm xuống: bước nhảy tiếp theo bằng một nửa bước nhảy trước
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 19
đó. Phương pháp này tạo ra các điện tích có giới hạn cho hệ, dùng để nhanh chóng
hiệu chỉnh hình học khởi đầu kém hoặc loại bỏ các tiếp điểm kém; nó có tác động tốt
khi hệ còn xa so với cực tiểu. Tính toán không sẵn sàng hội tụ và có thể dao động.
• Fletcher- Reeves: Đây là phương pháp gradient liên hợp, có nghĩa là nó chọn hướng
giảm (để có năng lượng thấp hơn) bằng cách xét gradient hiện tại, sự liên hợp của nó,
với gradient của bước nhảy trước đó. Đây là phương pháp có độ hội tụ tuyến tính
cao; nó hội tụ tốt hơn phương pháp trên.
• Polak – Ribiere: Đây là phương pháp gradient liên hợp sự dụng sự thăm dò một
chiều. Nó cải tiến từ phương pháp Fletcher – Reeves cũng bằng cách xem xét hướng
liên hợp trước đó. Là phương pháp nhanh hơn Flecher – Reeves.
• Eigenvector – Follow: Có giá trị cho các tối ưu bán thực nghiệm và thuần lý thuyết;
không có giá trị cho động lực họ phân tử, nó dùng các vectơ đặc trưng của ma trận
chéo hóa Hesian để xác định hướng tối ưu cho sự chuyển động của nguyên tử, ước
đoán ban đầu tính theo thực nghiệm.
• Newton – Raphson: Phương pháp dùng để tính trực tiếp các đạo hàm bậc hai, hoặc
các hằng sô lức. Đây là phương pháp có hiệu quả trong việc xác định cực tiểu hóa
nhưng đòi hỏi hình học khởi đầu hợp lý.
• Conjugate Directions: Có giá trị tính toán bán thực nghiệm, thuần túy lý thuyết và
DFT. Nó chỉ dùng năng lượng và đạo hàm của năng lượng. Do đó có thể sử dụng
rộng rãi hơn mặc dù nó không có khả năng so sánh với các phương pháp đạo hàm.
Có thể sử dụng tối ưu hình học MP2 hay trạng thái kích thích hình học CI.
Termination condition: Dùng hộp thoại này để đặt các điều kiện kết thúc tính toán.
• RMS gradient: Khi RMS gradient của năng lượng bé hơn giá trị nay, tính toán sẽ

dừng lại. Giá trị đặt thay đổi từ 10
-3
đến 0.1. Đặt giá trị bé hơn nữa có thể máy sẽ báo
lỗi. Ta có thể đặt giá trị cao hơn 0.1 để tính toán nhanh hơn, nhưng kém chính xác
hơn.
• Max. cycles: Số vòng tính toán tối đa. Ngầm định bằng 15 lần số nguyên tử. Giá trị
có thể thay đổi từ 100 đến 1000.
Periodic boudary conditions: Đây sử dụng điều kiện biên tuần hoàn đã thiết lập cho hệ để
tính toán. Chỉ có giá trị với hệ trong hộp tuần hoàn.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 20
Variable: Nhấp nút để lựa chọn thêm, cho phép ta chọn để tối ưu hóa năng lượng SCF hay
SCF + MP2 (chỉ ở Ab initio) hoặc năng lượng trạng thái kích thích (cung cấp tương tác cấu
hình đã được chọn trước đó).
Screen refresh period: Đây là tần số, trong các vòng tối ưu hóa, biểu diễn kết quả lên màn
hình.
Một số thông số sau khi tính toán
Atomic orbital electron populations: mật độ electron trên obital.
Core – Core Interaction: Năng lượng phân cắt.
Electronic Energy: Năng lượng điện tử.
Gradient: góc
Heat of formation: Nhiệt tạo thành.
Isolated Atomic Energy: Năng lượng phân chia nguyên tử.
Net charges and coordinate: Điện tích thực và tọa độ.
Total Energy: Tổng năng lượng.
Binding Energy: Năng lượng phân cắt liên kết.
1.2.6. Tính phổ electron
1. Sau khi tối thiểu hóa năng lượng, chọn thẻ Semi-epirical trong menu Setup.
2. Chọn phương pháp rồi chọn thẻ Options.
3. Trong Spin pairing chọn RHF.

4. Chọn thẻ Configuration Interaction và điều chỉnh các tham số.
5. Chọn thẻ Single point trong menu Compute.
6. Sau khi máy tính toán xong, chọn thẻ Electronic Spectrum trong menu Compute. Khi
đó phổ điện tử của hợp chất sẽ xuất hiện:
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 21
Wavelength: Số chỉ ở góc trên bên trái và phải cho biết giới hạn phổ đang biểu diễn.
Zoom: Thanh trượt phóng to và thu nhỏ giúp dễ dàng quan sát biểu diễn phổ.
Oscillator Strength: Tỉ lệ của cường độ dao động (intensity).
Pan: Thanh trượt hỗ trợ quan sát.
Transition: Biểu diễn số của sự chuyển, mức của sự chuyển được chọn. Sự chuyển theo thứ
tự từ bước sóng dài nhất đến bước sóng ngắn nhất (trái qua phải). Ta có thể chọn một sự
chuyển bằng cách đánh vào số của sự chuyển.
Degeneracy: Xác định sự suy biến của trạng thái kích thích theo sự chuyển đã chọn.
Spin multiplicity: Là độ bội spin toàn phần, ở đây S là tổng spin electron của hệ. Mỗi
electron không liên kết đôi có spin là ½. Hệ vỏ kín (singlet) có độ bội spin là 1, trạng thái
doublet, triplet lần lượt có độ bội spin là 2 và 3.
Wavelength: Bước sóng (nm) của sự chuyển đã chọn.
Oscillator Strength: Lượng không thứ nguyên tỉ lệ với cường độ của sự chuyển được chọn.
Copy: Copy hình ảnh hộp thoại biểu diễn phổ vào trình ứng dụng khác, vào bộ nhớ tạm
thời.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 22
CHƯƠNG 2. SỬ DỤNG PHẦN MỀM HYPERCHEM
KHẢO SÁT HIỆU ỨNG BÁN LỆCH
2.1. THỰC HIỆN KHẢO SÁT TRÊN MỘT SỐ PHÂN TỬ
2.1.1. Butan
2.1.1.1. Cấu dạng bán lệch
a. Vẽ công thức hai chiều
Nhắp đúp chuột trái vào biểu tượng trên cửa trên thanh công cụ (toolbar) hoặc

chọn thẻ Default element trong menu Build. Bảng Element table hiện lên. Nhắp chọn
nguyên tố C.
(Chú ý: Tích chọn Allow Arbitrary Valence cho phép ta có thể vẽ được số liên kết cộng hóa
trị nhiều hơn hay ít hơn so với hóa trị của nó. Tích chọn Explicit Hydrogens sẽ cho phép ẩn
đi tất cả các nguyên tử hidro).
Sau đó ta vẽ công thức hai chiều của propan trước.
b. Chuyển từ công thức hai chiều sang ba chiều
Chọn thẻ Add H & Model Build trong menu Build. Ta được công thức ba chiều của
propan như sau:
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 23
Sau đó ta thay một nguyên tử H bởi một nguyên tử C sao cho ở vị trí bán lệch so với
nhóm –CH
3
của C bên kia, như hình dưới đây:
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 24
Tiếp tục chọn thẻ Add H & Model Build trong menu Build.
Ta được công thức ba chiều như sau:
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển
Trang 25
c. Ghi công thức dưới dạng file
Trước khi thực hiện sửa đổi bức vẽ, ta hãy lưu bức vẽ lại. Điều này giúp ta không
phải vẽ lại bức vẽ ban đầu nếu trong quá trình chỉnh sửa bị hỏng. Cách làm như sau:
- Nhắp trái chuột vào biểu Save trên màn hình hoặc chọn thẻ Save trong menu File.
- Chỉ đường dẫn, đặt tên và nhắp Save.
- Nh÷ng thao t¸c lóc sau trªn ph©n tö ®· vÏ, muèn lưu ta chØ viÖc nhÊp Save. NÕu
muèn lưu tªn file kh¸c th× ta nhÊp Save as trong File menu.
GVHD: PGS.TS. Bùi Thọ Thanh HVTH: Thái Ngọc Triển