Thread Content
Como otimizar a estrutura molecular, tomemos como exemplo a molécula de benzeno C6H6. 1) Os átomos são distinguíveis. O espaçamento atômico de muitas moléculas de materiais pode ser medido com alta precisão. Este é um dado muito importante. ； 2) Para um certo tipo de átomo, como um átomo de C, o número de elétrons fora do núcleo é certo, 6. H é 1 elétron extranuclear. 3) De acordo com a suposição de identidade, os elétrons fora do núcleo são indiscutíveis. No entanto, com base na lei periódica dos elementos e na solução analítica SE dos átomos de hidrogênio, as pessoas acreditam que os elétrons são distribuídos ao longo de certas órbitas, então as órbitas são usadas para ajustar a função de onda. Os projetos mais típicos são órbitas Slater e órbitas Gaussianas. O primeiro tem um significado físico óbvio e possui um fator de normalização (os elétrons devem ser encontrados nesta órbita). n é o número quântico principal. * ta é o índice orbital e Y é a função harmônica esférica. Este último é fácil de calcular, alfa é o índice orbital, L=i+j+k, L=0,1,2 são os orbitais s, p e d respectivamente. De modo geral, uma órbita precisa de pelo menos uma função para descrevê-la e, quanto mais, mais precisa ela é. Na realidade, a órbita interna é combinada com três ou quatro funções, e a órbita externa é combinada com dezenas a centenas de órbitas. 4) As órbitas dos elétrons nos átomos, conhecidas como orbitais atômicos, foram agora calculadas. Para certos softwares, certos átomos, certos conjuntos de bases e certos tipos de orbitais, cada constante exponencial é certa. Esta é uma das razões pelas quais o software é caro. 5) Após o cálculo dos átomos, comece a calcular as moléculas. Para uma molécula específica, a distância entre os átomos da molécula é mensurável. É indistinguível para todos os elétrons da molécula ou, em outras palavras, todos os elétrons da molécula são idênticos. Então, como se encaixar na nova órbita? As pessoas apresentam a hipótese LCAO, ou seja, os orbitais moleculares são combinações lineares de orbitais atômicos. Felizmente, essa suposição pode realmente trazer conveniência e precisão ao cálculo. 6) Então a otimização das moléculas é simples. Visto que para certos softwares, certos átomos, certos conjuntos de bases e certos tipos de orbitais, cada constante exponencial é certa. Além disso, os orbitais moleculares são combinações lineares de orbitais atômicos. Pois bem, a otimização da estrutura molecular nada mais é do que ajustar a distância entre os átomos. Acontece que a órbita de cada átomo é ajustada à órbita da combinação LCAO. ； 7) Em resumo, como os átomos podem se mover para três espaços, os harmônicos esféricos são adequados para representação de coordenadas locais, portanto, o uso de coordenadas absolutas não é apropriado. É lógico que, para N átomos, são necessárias 3 ^ N variáveis de coordenadas para descrever, porque a função de onda é o produto das funções de onda dos respectivos átomos. Mas devido ao LCAO, são necessárias 3N variáveis de coordenadas para descrever a função de onda total. 8) Pode-se observar que a quantidade de cálculo está intimamente relacionada ao número de átomos N. Se for simétrico, a quantidade de cálculo pode ser bastante reduzida, portanto o grupo de pontos moleculares é particularmente importante. ； 9) Para complementar o senso comum do conjunto de bases, o conjunto de bases mínimo também é chamado de conjunto de bases STO-3G. STO é a abreviatura de orbital atômico do tipo Slater. 3G significa que cada orbital atômico do tipo Slater é obtido pela combinação linear de três funções gaussianas. O conjunto de bases STO-3G é o menor conjunto de bases gaussianas compactadas. Existem também conjuntos de bases de clivagem e conjuntos de bases de polarização. Por exemplo, no conjunto de base representado por 6-31G, cada órbita eletrônica da camada interna é composta por uma combinação linear de 6 funções do tipo Gaussiana, e cada órbita eletrônica da camada de valência é dividida em duas funções básicas, que são compostas por uma combinação linear de 3 e 1 funções do tipo Gaussiana, respectivamente. Na função gaussiana, a variável α desempenha um grande papel na forma da função. Quando o valor de α for grande, a imagem da função se reunirá perto da origem, e quando o valor de α for pequeno, a imagem da função se difundirá para longe da origem. Esta função gaussiana com um α pequeno é chamada de função de difusão. 10) Após a conclusão da otimização da molécula, a energia, os estados de transição, etc. podem ser calculados. 11) Claro que através do cálculo da energia podemos encontrar o número de estados, calcular a entropia e a função de Gibbs, etc.