化学计算与测量实验之实验4--分子振动.pdfVIP

实验 4 分子振动 实验目的 （1 ） 完成 H2O 分子、 CO2 分子、氯代环丙烷分子、正丁酸分子的计算，掌握红外光谱的 吸收图的绘制和每个振动的模式的分子图；找出实验的数据进行对比 （2 ） 从理论上剖析振动光谱、简振模式 , 以及简振模式与振动光谱的对应关系。 （3 ） 掌握红外光谱与 Raman 光谱的识别，掌握谱图中峰的辨认 计算方法 用密度泛函的 B3LYP 方法 ,在含有弥散函数的 AUG-cc —pVDZ 基组水平上，对分子做 对称性限制的优化。在优化构型的基础上，进行简振频率、 IR 强度、 Raman 活性和简振模 式的计算。计算使用 Gaussian98 程序包。 这是一个关于有机分子振动光谱的实验， 涉及简振频率、 红外光谱、 拉曼光谱以及简振 模式的计算 .主要分析讨论简振模式的振动方式与分类、简振模与振动光谱的对应关系等。 振动分析的结果会给出分子的全部振动模式。 分子中的各个原子被放在一个称为标准取向的 笛卡尔直角坐标系中。 各个原子的振动则在该点的一个平行子坐标系中给出其在各轴上的分 量。Chemcraft 程序则可以直接转换成矢量形式，并动态模拟各个模式的振动。其频率值和 振动的红外和拉曼强度也同时给出。 注意要分析两种不同振动光谱产生的原因以及强度与振 动的关系 . 本实验依旧使用 Schr?dinger equation 与 The Born — Oppenheimer Approximation , 公式如下： 双原子分子振动能量： 当 v=0 时 ,能量最低，即在绝对零度时，振动能量为 1/2 。该能量也被称为零点能。 红外光谱 红外光谱法是一种根据分子对特定频率的波的吸收来确定物质分子结构和 鉴别化合物的分析方法。 物质产生红外吸收光谱必须满足两个条件： ①电磁波能量与分子两能级差相等，这决定了吸收峰出现的位置。 ②分子振动时其偶极矩必须发生变化 . 拉曼光谱 是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是与入射光 频率 不同的散射光谱进行分 析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。 分子振动的过程中 ,极化率的变化导致拉曼光谱的产生，化学键的伸缩对极化率影响较大， 而键角的变化影响则较小。 计算结果 (1） H O 2 偶极矩 Tot=2.1261 振动频率 振动模式 振动说明 IR 强度 1603 O—H 键弯 66 。6701 曲振动 3818 O—H 键对 9 。2225 称 伸 缩 振 动 3923 O—H 键不 56.845 对 称 伸 缩 振动 图表 1 红外光谱的吸收图