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Gaussian快速启动教程(2):绘制静电势图、HOMO和LUMO

2022-07-02 09:56 作者:花火夜空  | 我要投稿

前言

  前文(https://www.bilibili.com/read/cv17339129)讲解了如何用Gaussian优化分子结构和计算单点能,以及各项参数最基本的设置方法。本文在此基础上,讲解如何根据计算结果,绘制分子的静电势图和分子轨道(尤其是HOMO和LUMO)。


1. 基础概念

  (1) 何谓“静电势”?绘制分子的静电势图有何意义?

  分子附近,空间中每个点都存在一个静电势,即单位正电荷从无穷远处移动至此所需功。

  分子的静电势图体现了分子的电荷分布,可以用来分析与其他分子(离子)的静电相互作用取向等。

  (2) 何谓“HOMO”和“LUMO”?绘制HOMO和LUMO图有何意义?

  原子组成分子后,会形成分子轨道(Molecular orbital,MO)。分子中,所有电子的最高占据分子轨道(Highest occupied molecular orbital)简称HOMO,最低未占据分子轨道(Lowest unoccupied molecular orbital)简称LUMO。

  与原子外层的“价电子”和“空轨道”类似,HOMO的电子和LUMO的空轨道体现了分子的反应性。如HOMO所在官能团易与亲电试剂发生反应,LUMO所在区域易与亲核试剂发生反应。


2. 绘制静电势图

  打开.chk结果文件——右击——Results——Surfaces/Contours

  新面板中下拉Cube Actions,选择New Cube——下拉Type,选择Total Density——OK,并等待计算完成

  下拉Surface Actions,选择New Mapped Surface——OK,并等待计算完成

  完成后得到下图:

图1. 不透明的静电势图

  现修改静电势面的透明度:

  右击——View——Display Format

  新面板点击Surface选项卡——下拉Format,选择Transparent(透明)——左右拖动调节至合适的透明度

  完成后得到下图:

图2. 半透明的静电势图


3. 绘制分子轨道

  打开.chk结果文件——右击——Edit——MOs

  新面板的New MOs选项卡中,点击Load(加载.chk计算结果)——Visualize选项卡中,点击Update

  此时展示LUMO如下(修改透明度的方法与上文类似,右击修改):

图3. LUMO

  点击右上方框内HOMO轨道(本例中为25号轨道)右侧的灰色正方形

  此时显示HOMO(修改透明度的方法与上文类似,右击修改):

图4. HOMO

  上述所有图片的调整及保存均不再赘述,很容易自行摸索。

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