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1.3 水分子单点与能量含义

这些输入和起始模型为未执行的教学示例。原创配图为示意图,不是计算结果。使用前请验证版本相关语法、授权数据、数值收敛及科学模型。

1.3.1 模型、单位与来源记录

结构长度使用 Å,电子能使用 hartree,振动波数使用 cm⁻¹。核对各输出字段,区分热修正与标准态项。

共享输入、约定与证据

原创示意图:水分子单点与能量含义。不声称已有数值计算结果。
原创示意图:水分子单点与能量含义。不声称已有数值计算结果。

1.3.2 未执行输入与明确修改片段

按照下方说明确认每个片段的母计算与替换位置;片段不自动构成独立输入。保留空行与文件来源要求。

1.3.2.1 输入块 1

%chk=g03_water_sp.chk
%mem=2GB
%nprocshared=2
#p B3LYP/6-31G(d) SP SCF=Tight Int=UltraFine

Water fixed nuclear geometry baseline

0 1
O  0.000000  0.000000  0.000000
H  0.758000  0.000000  0.586000
H -0.758000  0.000000  0.586000

1.3.3 实作研究

1.3.3.1 直觉与前提

单点计算求的是固定核位置下的电子问题,不会把近似画出的分子自动变成平衡结构。这里用一个 O–H 距离约为 0.96 Å 的弯曲水分子,目的是认识电子能量依赖结构、方法、基组、电荷与自旋。前提为案例 01–02,以及能查看坐标的分子可视化工具。

参见上方输入块 1。

1.3.3.2 操作步骤

由坐标计算两条 O–H 键长与夹角,核对十电子单重态。 运行后记录末次电子能量、偶极矩及基函数数目,并标注单位。 在独立输入中只把正 x 方向氢的 x 坐标增加 0.10 Å,其余条件固定。 先相减再换算单位,明确它是固定构型能量差。 同时比较偶极矩大小;若标准取向改变,不能直接比较未转换坐标系的分量。

1.3.3.3 解读 核查与局限

该模型的电子能量包含核间排斥,但没有零点能和有限温度修正。任意两构型的能量差不自动等于反应势垒。应读取指定作业末次 SCF Done,而不是早期迭代或另一个 Link1 段的数值。由于指定单点,几何不应被优化,应检查日志中的坐标。HF 的变分性质与增大基组的关系不能推广为不同近似方法之间“越负越准确”。本例方法只是低成本教学模型,并非针对所有相互作用、阴离子或定量谱学的通用选择。

练习。 向相反方向位移相同距离,比较有限差分;讨论三个能量能否证明起点为驻点,以及梯度增加了哪些信息。

1.3.4 相关计算

1.3.5 来源与进一步阅读