Quantumchemie, MOL062, Computerpracticum, week 5 (10 dec 2010)

Gabedit

Gabedit is een grafisch interface voor het gebruik van quantumchemische programmatuur. Het is niet specifiek aangepast aan PSI3, maar het is toch geschikt om z-matrix of xyz-geometrie invoer te maken voor PSI3 en molecular orbitals te plotten. Installeer Gabedit op de volgende manier:

Geef het commando

/vol/xpcursus/QuantumChemie/Gabedit/setupGabedit233wGTK.sh

en volg de instructies

MOs voor water

Voer een single-point berekening uit voor water in een STO-3G basis. Gebruik de keywords
```
  basis     = "STO-3G"
  print_mos = true
```
Bestudeer de uitvoer: bepaal de puntgroep, bepaal van ieder symmetrie-type het aantal bezette en het aantal onbezette MOs
Zoek de juiste Character table, en maak een symmetrie-aangepaste MO-basis: heb je van iedere symmetrie evenveel symmetrie-aangepaste AOs als MOs?

We gaan nu de MOs plotten, zodat we ze kunnen bekijken:

Lees "7 Evaluation of one-electron properties" in de PSI3 manual. Je hebt o.a. de volgende nieuwe keywords nodig:

  jobtype   = oeprop
  grid      = 5
  nix       = 20
  niy       = 20
  niz       = 20
  mo_to_plot = ( 1 2 3 4 5 6 7 )

Deze job maakt een zogenaamde Gaussian cube file mo.cube, dit is een ascii file die je met "less" of met een editor kunt lezen. Gabedit kan zo'n file inlezen

Lees een MO in met:

"Draw geometry" (rood/blauw symbooltje met orbital)
  M    (knop links boven)
   Cube & grid
     Load Gaussian cube
       orbitals file

Bekijk alle orbitals en bepaal het karakter: core, sigma, pi, bindend, antibindend, non-bonding, bezet/onbezet. Gebruik behalve de plaatjes ook de orbital energieen en de MO bezettingen zoals gegeven in uitvoer-file.

Z-matrix voor butadieen met gabedit

Gabedit kan helaas geen PSI3 invoer-file maken. We gaan Gabedit wel gebruiken om een Z-matrix te maken:

Gabedit
  Draw geometry (groen benzeen symbooltje)
    M
      Add
        Add a fragment
          hydrocarbon
            Butadiene
              klik in Draw-window
                Sluit hulp-window en draw-window en open "Draw geometry" opnieuw
                  Roteer molecuul in 3-d om het te bekijken
  M
    Save as
       Save as Gaussian Z-matrix file
         filenaam: butadiene.gzmt (kies eventueel zelf een directory)

Gebruik nu de editor om de z-matrix wat op te poetsen, zodat het molecuul perfect C_2h symmetrie krijgt. Gabedit is hierbij een handig hulp-middel. Label de atomen met de volg-nummers uit de z-matrix:
```
  M
    Labels
       Numbers
```
De regels voor de koolstof-atomen zijn op zich goed, maar de hoeken en afstanden moeten afgerond worden om de symmetrie goed te krijgen. Kies de tweevlakshoeken 0 of 180 graden, rond afstanden af op b.v. twee cijfers achter de komma, en maak overige hoeken 120 graden. De regels met de H-atomen kun je aanpassen zodat ieder H-atoom aan het bijbehorende C-atoom zit. Je kunt hoeken en afstanden "meten" met:
```
  M
    operations
       Measure
```
Controleer of je z-matrix correct is door deze in te lezen in Gabedit. Verwijder eerst het molecuul in het window met:
```
  M
    edit
       Delete molecule
```
en lees de aangepaste z-matrix file in met
```
  M
    Read
      Gaussian
        Gaussian z-matrix file
```

MOs voor butadieen

Genereer de MOs met PSI3 in een SCF/STO-3G berekening.
Maak een symmetrie AO basis met behulp van de online C_2h karakter tabel
Zoek alle pi-MOs een maak er plaatjes van
Bepaal de karakters van de bezette MOs voor ieder symmetrie-type (core, valence, sigma, pi). Sigma-MOs kun je soms karakteriseren als "in plane pi" en "in-plane pi*". Je kunt soms ook duidelijk C-C en C-H bindend of antibindend onderscheiden.

Hückel berekening met matlab

Voer een Hückel berekening uit voor butadieen met matlab, zonder symmetrie te gebruiken.
Bepaal orbital energieen en MOs

Back to [ Quantumchemie ]

Last updated: 25 Nov, 2010, by Gerrit C. Groenenboom, e-mail: gerritg@theochem.ru.nl