分子振動 實驗報告

1、實驗四分子振動一、實驗?zāi)康?、完成HO分子、CO分子、氯代環(huán)丙烷分子、正丁酸分子的計算，掌握紅外光譜的吸收圖的繪制和每個振動的模式的分子圖；找出實驗的數(shù)據(jù)進行對比。2、從理論上剖析振動光譜、簡振模式，以及簡振模式與振動光譜的對應(yīng)關(guān)系。3、掌握紅外光譜與Raman光譜的識別，掌握譜圖中峰的辨認。二、實驗原理1、用密度泛函的B3LYP方法，在含有彌散函數(shù)的Aug-cc-PVnZ(n=D,T,Q)基組水平上，對分子做對稱性限制的優(yōu)化。在優(yōu)化構(gòu)型的基礎(chǔ)上，進行簡振頻率、IR強度、Raman活性和簡振模式的計算。2、這是一個關(guān)于分子振動光譜的實驗，涉及簡振頻率、紅外光譜、拉曼光譜以及簡振模式的計算。主要

2、分析討論簡振模式的振動方式與分類、簡振模與振動光譜的對應(yīng)關(guān)系等。振動分析的結(jié)果會給出分子的全部振動模式。分子中的各個原子被放在一個稱為標(biāo)準(zhǔn)取向的笛卡爾直角坐標(biāo)系中。各個原子的振動則在該點的一個平行子坐標(biāo)系中給出其在各軸上的分量。Chemcraft程序則可以直接轉(zhuǎn)換成矢量形式，并動態(tài)模擬各個模式的振動。其頻率值和振動的紅外和拉曼強度也同時給出。3、本實驗依舊使用SchrOdingerequation與TheBorn-OppenheimerApproximation。SchrOdingerequation：HlTheBorn-OppenheimerApproximation：4、雙原子分子振動能量

3、：-當(dāng)v=0時，能量最低，該能量也被稱為零點能。三、實驗內(nèi)容1.H2O分子的計算2（1）(1)（2）命令輸入%mem=300mb%mem=300mb%chk二h2o.chk%chk=h2o.chk#pB3LYP/6-311+G(d,p)opt#pB3LYP/Aug-cc-pvtZoptfreq二ramanfreq二ramanscfcon=8geom二checkscfcon=8H2O1H2O201018-1.8719639520.000000000-1.5550239181-1.8719639520.759337000-0.9589809181-1.871963952-0.759337000-0

4、.958980918偶極矩2.1261Debye1.8009Debye分子振動數(shù)據(jù)FrenquencyIRRamanFrenquencyIRRaman/cm-1IntensityActivity/cm-1IntensityActivity1602.624566.67017.21091627.799975.69961.02873817.56549.222584.38263793.75944.6376101.36653922.673556.845037.83993896.208962.881326.5273實驗數(shù)據(jù)為：1595cm-1（彎曲振動）、3652cm-1（對稱伸縮振動）、3756cm-1

5、（不對稱伸縮振動）振動模式（順序與上表致）彎曲振動對稱伸縮振動不對稱伸縮振動HO分子紅外光譜圖：22）H2O分子拉曼光譜圖（1）2）ytivitcanamaRytivitcanama動）、3756cm-（1不對稱伸縮振動），與兩次計算結(jié)果都接近，但都有一定的差距。2.CO分子的計算(1廠(2)命令輸入%mem=300mb%chk二co2.chk#pB3LYP/6-311+G(d,p)optfreq二ramanscfcon=8%mem=300mb%chk=co2.chk#pB3LYP/Aug-cc-pvtZoptfreq二ramangeom二checkscfcon=8CO21CO22（1）016

6、-0.083274093-0.79137454280.4685652790.2315357378-0.635113464-1.8142848210.4636848220.3368528130.59051683001偶極矩0.1248Debye0.1250Debye分子振動數(shù)據(jù)FrenquencyIRRamanFrenquencyIRRaman/cm-1IntensityActivity/cm-1IntensityActivity668.593733.05210.0000673.909930.28780.0000668.593733.05210.0000673.909930.28780.0000

7、1372.96320.000018.52141368.96000.000021.10332420.0168711.63880.00002399.9968675.75130.0000振動模式（順序與上表致）面內(nèi)彎曲振動面外彎曲振動a匕對稱伸縮振動不對稱伸縮振動CO分子紅外光譜圖：2Frequency,cm-1Frequency,cm*-1CO2分子拉曼光譜:（1）ytivitcanamaR0987654321098CM1111111111Ramanactivities1369ytivitcanamaR232221Ramanactivities137300200400600800100012001

8、400160018002000220024002600Frequency,cm*-12)00200400600800100012001400160018002000220024002600Frequency,cm*-1實驗數(shù)據(jù)為：667cm-i（面內(nèi)、面外彎曲振動）、1388cm-i（對稱伸縮振動）、2349cm-i（不對稱伸縮振動）。與實驗數(shù)據(jù)相比，兩次計算得到的彎曲振動數(shù)據(jù)都較準(zhǔn)確，但兩次計算所得的伸縮振動數(shù)據(jù)仍與實驗值有較明顯的差距。3.氯代環(huán)丙烷分子的計算命令輸入分子振動數(shù)據(jù)%mem=300mb%chk二c3h5cl.chk#pB3LYP/6-311+G(d,p)optfreqscfc

9、on=8C3H5Cl016-0.7559658891.760448522-0.6679545476-1.4941271961.6060008790.6382644536-0.0178045821.9148961660.6382644531-0.5694865990.869196359-1.2594615471-0.9424451792.651700686-1.2594615471-1.8090501690.6098388570.93401845310.2971183912.9110581870.93401845310.6700769701.1285538600.93401845317-2.61

10、54551892.8878315021.120378326編號Frenquency/cm-1IRIntensity1320.14301.83882334.13460.02433621.742025.25684769.35832.87815816.364810.04396885.79906.62797951.67628.359681052.837521.435791075.30632.2894101092.42975.7919111114.44860.6161121187.42250.5049131229.18790.2702141314.849142.7046151459.78225.0887

11、161494.69407.4711173126.814112.2972183129.55523.6637193187.19643.2984203209.41520.4289213222.8568.0560振動模式tJL1.Cl-C-C鍵的對稱彎曲振動2.Cl-C-C鍵的不對稱彎曲振動3.Cl-C鍵伸縮振動A4.(CH)的對稱面內(nèi)搖擺振動25.(CH)的不對稱面外扭曲振動26.環(huán)的對稱呼吸振動jhu7.環(huán)的不對稱呼吸振動8.(CH)的對稱面外搖擺振動9.(CH)的不對稱面外搖擺振動2Wio.(ch)的對稱面外扭曲振動211.(CH)的不對稱面外扭曲振動212.(CH?)的不對稱面內(nèi)搖擺振動213

12、.環(huán)的對稱呼吸振動14.環(huán)的對稱呼吸振動15.(CH)的不對稱剪式振動2wItx*A*X16.(CH)的對稱剪式振動17.(CH)的不對稱伸縮振動18.(CH)的對稱伸縮振動XzT0419.C-H伸縮振動20.(CH)的不對稱伸縮振動21.(CH)的對稱伸縮振動氯代環(huán)丙烷紅外光譜吸收圖:%mem=300mbFrenquency/cm-1IRIntensity%chk二C4H802.chk20.93130.1243#pB3LYP/6-311+G(d,p)optfreqscfcon=885.92640.1913175.53081.9836C4H8O2243.03420.0852342.34042.

13、980101449.128513.948660.7186197811.586290959519.713130.14970.718266162634.890026.453211.6021907810.957433462648.429986.69810.559240702750.543414.17311-0.1649512190.957433462864.27907.66540.559240702885.54241.843760.7186197812.192950646930.072010.19722.1246875481047.32456.596011.5952597812.8431468171

14、107.0080115.29282.2414720521127.26941.62431-0.1580202192.8431468171158.7906199.26012.2414720521253.09410.191360.7186197811.1347740401287.45511.34983.2320805961327.11920.00141-0.1649512190.4898828291350.490930.16003.1623226241412.46265.021911.6021907810.4898828291414.558745.24983.1623226241459.182115

15、.607410.7186197811.5926020111492.19362.90254.2267737871500.43978.325660.7186197812.6767614701508.83538.3555-0.3691500721811.8318313.288880.7186197813.8731135663018.619527.1407-0.1556588873026.55595.698380.7186197812.1728943253042.793821.4447-1.6300875603048.89572.378810.7186197812.9447908933065.45730.9446-2.219781863