Описание методов ab initio
Контрольная работа - Химия
Другие контрольные работы по предмету Химия
и по одну сторону от aтома.
Обозначения базисных наборов, содержащих поляризационные функции, рассмотрим на двух примерах.
1.6-31G*, или 6-З1G(d), обозначает базисный набор 6-31G с добавлением поляризационных функций d-типа к тяжелым атомам (атомный номер больше
2.6-31G**, или 6-31G (d, р), обозначает базисный набор 6-31G с добавлением поляризационных функций d-типа к тяжелым атомам (атомный номер больше 2) и поляризационных функций р-типа к легким атомам (водород и гелий).
Следует обратить внимание, что при проведении расчетов обычно используют декартовы функции d-типа. Поэтому вместо пяти d-функций используют шесть d-функций. Каждая такая d-функция является гауссовским примитивом. Большинство современных программ позволяют также использовать пять чистых d-функций.
Поскольку поляризационные функции не заселены электронами, то их экспоненты не могут быть оптимизированы в результате расчетов свойств атомов. Поэтому параметры поляризационных функций подбирают исходя из расчетов молекул.
Базисные наборы с диффузными функциями. При проведении расчетов анионов или расчетов, требующих более точного описания несвязывающих электронных пар, рекомендуется включать в базисный набор диффузные функции. Это ОР с очень малыми значениями экспонент. Диффузные функции позволяют лучше описывать поведение электронов на больших расстояниях от ядра. Добавление диффузных функций обозначается знаком +. Например, аббревиатура 6-31+G* обозначает базис 6-31G* с добавлением диффузных s- и p-функций к тяжелым атомам.
В некоторых случаях даже базисный набор типа 6-31++G** оказывается недостаточным. Дальнейшее улучшение базисного набора может быть достигнуто путем использования трехкратно или даже четырехкратно расщепленных валентных орбиталей. Примером базисного набора с трехкратно расщепленными валентными орбиталями является 6-311++G**. Можно добавлять не один, как было рассмотрено выше, а несколько наборов поляризационных функций, а также функции f-типа к тяжелым атомам и функции d-типа к атомам водорода. Например, аббревиатура 6-31+G (3df, 2 р) обозначает базис 6-31G с добавлением диффузных функций, трех наборов поляризационных d-функций и одного набора f-функций к тяжелым атомам и двух наборов поляризационных p-функций к легким. В настоящем пособии не рассматриваются базисные наборы с эффективными потенциалами остова (Effective Core Potentials), которые также широко используются в настоящее время. ЕСРs - это функции, которые используются для того, чтобы заменить орбитали остова. Использование ЕСРs позволяет значительно сократить время расчета, а также учесть некоторые релятивистские эффекты [4].
Заключение
В настоящее время неэмпирические методы позволяют изучать особенности строения и взаимного расположения ППЭ, механизм реакций, взаимодействия молекулы с электромагнитным излучением, постоянными или переменными внешними воздействиями. Наиболее распространено применение неэмпирических методов для малых молекул, для которых эти методы позволяют подчас получить практически полное описание с точностью, близкой или даже превосходящей экспериментальную. Развитие вычислительной техники позволяет проводить неэмпирическое исследование все более сложных систем, например аминокислот или их комплексов. Однако для последовательного анализа выделенного класса родственных соединений целесообразнее использовать методы, учитывающие их специфику. Обычно молекулы большого размера описывают с помощью полуэмпирических методов квантовой химии либо других методов моделирования химических систем [1].
Неэмпирические (ab initio) методы, оставаясь наиболее точными и последовательными расчетными методами квантовой химии, тем не менее обладают принципиальными недостатками, затрудняющими их широкое применение:
большая трудоемкость расчетов, связанная с тем, что время расчета растет как n4 (где n - число базисных атомных орбиталей (АО)), требует применения суперкомпьютеров уже для молекул с n~200-250, что соответствует числу атомов N=10-20 при использовании расширенного базиса;
до сих пор не решена проблема полного учета корреляционной энергии Ecorr, величина которой в некоторых случаях сопоставима с энергией достаточно прочной ковалентной связи, хотя и мала по сравнению с полной энергией молекулы (Etot) [3].
Список использованной литературы.
1.Химическая энциклопедия / Советская энциклопедия, М. - 1988.
2.Овчинников, М.Ю. История квантовой химии [Электронный ресурс]/ М.Ю Овчинников // Режим доступа:
.Блатов, В.А. Полуэмпирические расчетные методы квантовой химии/ В.А. Блатов A.П. Шевченко, Е.В. Пересыпкина/ Универс-групп, 2005
.Матулис, В.Э. Прикладная квантовая химия/ В.Э. Матулис, В.Э. Матулис, О.А. Ивашкевич: учебное пособие. - Минск: БГУ, 2007.
5.David C. Young COMPUTATIONAL CHEMISTRY/ David C. Young. - 2001