Đề thi môn môn học phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ đề 2

GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt

HV : Phạm Thị Xuân Hạnh

ĐỀ THI
Môn học: Phương pháp tính toán lượng tử mô phỏng trong quang phổ
Mã số đề thi: 02//K18/2010
1. Xây dựng mô hình cho phân tử vinyl amine CH2=CH-NH2. Lưu tập tin dữ liệu vào với
tên là vinam.gjf.
2. Thực hiện tính toán tối ưu hóa và tần số của phân tử nói trên bằng phương pháp RHF với
hệ hàm cơ sở 6-31+G(d,p) để xác định:
a. Năng lượng của phân tử.
b. Phân bố điện tích trên các nguyên tử của phân tử.
c. Momen lưỡng cực của phân tử
d. Bảng định hướng chuẩn. Hỏi phân tử có ở dạng phẳng hay không ?
e. Bảng thông số cấu trúc của phân tử sau khi tối ưu hóa (chiều dài liên kết, góc liên
kết, góc nhị diện). Xác định độ dài liên của các liên kết C=C và hai liên kết N-H.
f. Lập bảng số liệu theo mẫu bên dưới. Vẽ phổ Raman của của phân tử vinyl amine.
Xác định tần số dao động hóa trị đối xứng và bất đối của nhóm N-H.
STT

Raman
-1

Tần số (cm )

Cường độ

Hồng ngoại (IR)
Tần số (cm-1)
Cường độ

1
2
…
Ghi chú: Ngoài các kết quả trên, đề nghị học viên nộp tập tin dữ liệu vào (vinam.gjf) và tập tin dữ
liệu xuất (vinam.out).

1


GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt

HV : Phạm Thị Xuân Hạnh

Bài làm
1. Xây dựng mô hình cho phân tử vinyl amine CH2=CH-NH2.

Mô hình phân tử vinyl amine CH2=CH-NH2.
2. Thực hiện tính toán tối ưu hóa và tần số của phân tử nói trên bằng phương pháp RHF
với hệ hàm cơ sở 6-31+G(d,p) để xác định:
a. Năng lượng của phân tử.
SCF Done: E(RHF) = -133.070064388
A.U. after
Năng lượng phân tử là: -133.070064388 A.U

5 cycles

b. Phân bố điện tích trên các nguyên tử của phân tử.
Mulliken atomic charges:
1

1 C
-0.419273
2 C
0.050634
3 H
0.124485
4 H
0.139754
5 H
0.146535
6 H
0.321086
7 H
0.320853
8 N
-0.684073
Sum of Mulliken charges=
0.00000

Sự phân bố điện tích thể hiện trên hình vẽ bằng phần mềm GaussView

2


GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt

HV : Phạm Thị Xuân Hạnh

c. Momen lưỡng cực của phân tử
Dipole moment (field-independent basis, Debye):

X= -1.7417
Y= -0.1408
Z= 0.0000 Tot= 1.7473
Momen lưỡng cực của phân tử: 1.7473

d. Bảng định hướng chuẩn. Hỏi phân tử có ở dạng phẳng hay không ?
Standard orientation:

--------------------------------------------------------------Center
Atomic
Atomic
Coordinates (Angstroms)
Number
Number
Type
X
Y
Z
--------------------------------------------------------------1
6
0
1.269361
0.032336
0.000000
2
6
0
0.000000
0.506983
0.000000

3
1
0
1.445923
-1.022996
0.000000
4
1
0
2.095024
0.712909
0.000000
5
1
0
-0.176562
1.562315
0.000000
6
1
0
-0.969311
-1.414302
0.000000
7
1
0
-2.070982
-0.077768
0.000000

8
7
0
-1.134322
-0.428010
0.000000
---------------------------------------------------------------

Từ bảng định hướng chuẩn ta thấy tọa độ z = 0 nên các phân tử nằm trên mặt phẳng
Oxy. Vậy phân tử có cấu trúc phẳng.
Hình vẽ bằng phần mềm GauusView

3


GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt

HV : Phạm Thị Xuân Hạnh

e. Bảng thông số cấu trúc của phân tử sau khi tối ưu hóa (chiều dài liên kết, góc
liên kết, góc nhị diện). Xác định độ dài liên của các liên kết C=C và hai liên kết
N-H.

!
Optimized Parameters
!
! (Angstroms and Degrees) !
-------------------------------------------------! Name Definition
Value
Derivative Info.

!
---------------------------------------------------------------------! R1
R(1,2)
1.3286
-DE/DX =
0.0004
!
! R2
R(1,3)
1.0769
-DE/DX =
-0.0001
!
! R3
R(1,4)
1.0727
-DE/DX =
0.0001
!
! R4
R(2,5)
1.0772
-DE/DX =
-0.0002
!
! R5
R(2,8)
1.3709
-DE/DX =
0.0003

!
! R6
R(6,8)
0.9916
-DE/DX =
-0.0002
!
! R7
R(7,8)
0.9891
-DE/DX =
0.0001
!
! A1
A(2,1,3)
122.1491
-DE/DX =
0.0001
!
! A2
A(2,1,4)
120.0838
-DE/DX =
-0.0001
!
! A3
A(3,1,4)
117.7671
-DE/DX =
0.0

!
! A4
A(1,2,5)
119.6221
-DE/DX =
0.0
!
! A5
A(1,2,8
126.9192
-DE/DX =
0.0
!
! A6
A(5,2,8)
113.4587
-DE/DX =
-0.0001
!
! A7
A(2,8,6)
121.1038
-DE/DX =
-0.0001
!
! A8
A(2,8,7)
120.9707
-DE/DX =
0.0001

!
! A9
A(6,8,7)
117.9254
-DE/DX =
0.0
!

4


GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt

HV : Phạm Thị Xuân Hạnh

! D1
D(3,1,2,5)
180.0
-DE/DX =
0.0
!
! D2
D(3,1,2,8)
0.0
-DE/DX =
0.0
!
! D3
D(4,1,2,5)
0.0

-DE/DX =
0.0
!
! D4
D(4,1,2,8)
180.0
-DE/DX =
0.0
!
! D5
D(1,2,8,6)
0.0
-DE/DX =
0.0
!
! D6
D(1,2,8,7)
180.0
-DE/DX =
0.0
!
! D7
D(5,2,8,6)
180.0
-DE/DX =
0.0
!
! D8
D(5,2,8,7)
0.0

-DE/DX =
0.0
!
-----------------------------------------------------------------------

Liên kết C=C là liên kết của nguyên tử 1 và 2 có độ dài là 1.3286 Angstrom
! R1 R(1,2)
1.3286
-DE/DX = 0.0004
!
Liên kết N-H là liên kết của nguyên tử 5 và 7 có độ dài 0.9916 Angstrom
! R6 R(6,8)
0.9916
-DE/DX = -0.0002
!

5


GVHD PGS.TS.Huỳnh Thành Đạt

STT
1
2
3
4
5
6
7
8

9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

HV : Phạm Thị Xuân Hạnh

f. Bảng tần số và cường độ dao động của phổ Raman và hồng ngoại của vinyl
amine.
Raman
Hồng ngoại (IR)
Tần số (cm-1)
Cường độ
Tần số (cm-1)
Cường độ
449.3742
0.2336
449.3742
289.1917
401.4417
0.1142
401.4417
7.1300
491.3721

3.6654
491.3721
1.5857
753.1026
0.5313
753.1026
20.5732
928.1338
16.5620
928.1338
119.2587
1035.0841
1.1990
1035.0841
7.4657
1121.0695
3.2165
1121.0695
19.9990
1131.3635
9.6041
1131.3635
43.9413
1370.3499
2.1940
1370.3499
102.5282
1440.5199
42.3868
1440.5199

19.2573
1576.2848
5.8334
1576.2848
3.5607
1786.2862
11.4072
1786.2862
22.4082
1844.7548
93.1944
1844.7548
335.4161
3312.5200
64.5928
3312.5200
10.3969
3340.4984
103.9542
3340.4984
11.0097
3411.3349
56.4735
3411.3349
18.5747
3871.7699
105.5641
3871.7699
58.4166
4010.1606

45.7954
4010.1606
57.6763

Phổ Raman của của phân tử vinyl amine

Tần số dao động hóa trị đối xứng của nhóm N-H là 3871,77 cm-1
Tần số dao động hóa trị bất đối xứng của nhóm N-H 4010,16 cm-1

6