昆明理工大学理学院上机实验报告
课程名称： 计算化学
实验名称：利用Gaussian对分子几何构型进行优化 专业班级： 应化10级
学生姓名： 龙玉姣 学号： 201011104120 1. 写出两种丁二烯的分子输入内坐标，其中C=C：1.35?, C-C：1.50 ?，C-H：1.09 ?，HCC键角：120°，CCC键角：120°，二面角根据右手规则判断，通过Gaussian进行单点能量计算，从结果文件中给出两个结构的对称性和能量值，并通过Gaussianview或ChemOffice将输入的结构图形以球棍形式列出。
H9H52C4HC1H38H6CC7H10H9
H52C4HC1H36CC7H8H10
C C 1 R1 H 1 R3 2 A
H 1 R3 2 A 3 180.0 H 2 R3 1 A 4 0.0 C 2 R2 1 A 4 180.0 C 6 R1 2 A 1 0.0 H 6 R3 2 A 1 180.0 H 7 R3 6 A 2 180.0 H 7 R3 6 A 2 0.0
C C 1 R1 H 1 R3 2 A
H 1 R3 2 A 3 180.0 H 2 R3 1 A 4 0.0 C 2 R2 1 A 4 180.0 C 6 R1 2 A 1 180.0 H 6 R3 2 A 1 0.0 H 7 R3 6 A 2 0.0 H 7 R3 6 A 2 180.0
R1=1.35 R2=1.50 R3=1.09 A=120.0 顺丁二烯：
R1=1.35 R2=1.50 R3=1.09 A=120.0
单点能量SCF Done:E(RHF) = -154.913916052 Hartrees 结构的对称性：Full point group C2V
通过Gaussianview将输入的结构图形以球棍形式列出：
反丁二烯：
单点能量SCF Done: E(RHF) =-154.913916052 Hartrees 结构的对称性：Full point group C2H
通过Gaussianview将输入的结构图形以球棍形式列出：
2. 对上述顺反丁二烯分子分别采用HF和B3LYP方法进行结构优化，并对其进行能量、布居分析计算。 1）
给出两种方法优化后的结构图；
HF方法优化后的结构图:顺丁二烯：
反丁二烯：
B3LYP方法优化后的结构图: 顺丁二烯：
反丁二烯：
2）
列表给出两种方法优化后的结构数据（键长、键角、二面
角）以及单点能量值，比较哪种结构更为稳定； HF:顺丁二烯（键长、键角、二面角）：
Symbol C C H H H C C H H H
NA
1 1 1 2 2 6 6 7 7
NB 2 2 1 1 2 2 6 6
NC 3 4 4 1 1 2 2
Bond
Angle
Dihedral
1.3499997
1.0900003 120.0000019
1.09 120.0000063 180 1.0900003 120.0000019 0 1.5
120.0000063 180
1.3499997 120.0000063 0 1.0900003 119.9999919 180 1.09
120.0000063 180
1.0900003 120.0000019 0
单点能量值：SCF Done:E(RHF)=-154.902034489 Hartrees
反丁二烯：（键长、键角、二面角）：
Symbol C C H H H C C H H H
NA 1 1 1 2 2 6 6 7 7
NB 2 2 1 1 2 2 6 6
NC 3 3 3 1 1 2 2
Bond 1.35
Angle
Dihedral
1.0900003 119.9999919
1.0900003 119.9999919 180 1.0900003 119.9999919 180 1.4999999 120.000002 0 1.35
120.000002 180
1.0900003 120.0000061 0 1.0900003 119.9999919 0 1.0900003 119.9999919 180
单点能量值：SCF Done: E(RHF) = -154.919508560 Hartrees B3LYP顺丁二烯（键长、键角、二面角）：
Symbol C C H H H C C H H H
NA
1 1 1 2 2 6 6 7 7
NB 2 2 1 1 2 2 6 6
NC 3 4 4 1 1 2 2
Bond
Angle
Dihedral
1.3499997
1.0900003 120.0000019
1.09 120.0000063 180 1.0900003 120.0000019 0 1.5
120.0000063 180
1.3499997 120.0000063 0 1.0900003 119.9999919 180 1.09
120.0000063 180
1.0900003 120.0000019 0
单点能量值：SCF Done: E(RB3LYP) = -155.977959921 Hartrees 反丁二烯：（键长、键角、二面角）：
Symbol C C H H H C C H H H
1 1 1 2 2 6 6 7 7
NA
2 2 1 1 2 2 6 6
NB
3 3 3 1 1 2 2
NC Bond 1.35
Angle Dihedral
1.0900003 119.9999919
1.0900003 119.9999919 180 1.0900003 119.9999919 180 1.4999999 120.000002 0 1.35
120.000002 180
1.0900003 120.0000061 0 1.0900003 119.9999919 0 1.0900003 119.9999919 180
单点能量值：SCF Done: E(RB3LYP) = -155.988565512 Hartrees 比较哪种结构更为稳定：（通过表格进行比较）
稳定性（同种方法） 方法 物质 能量值 大小比较 稳定性次序 顺丁二烯 HF 反丁二烯 顺丁二烯 B3LYP 反丁二烯 -154.902034489 -154.919508560 -155.977959921 -155.988565512 大 小 大 小 更稳定 更稳定 最稳定 结论：同种方法进行优化，反丁二烯要比顺丁二烯稳定，不同种方法比较，B3LYP比HF方法优化的结构更稳定。
3） 给出B3LYP方法优化后的前线轨道HOMO和LUMO的能量和
轨道图形、（提示：采用Chem3D将*.chk文件转成*.fch文件） B3LYP方法优化后顺丁二烯的前线轨道HOMO能量和轨道图形:
Energy：-0.227329Hartrees
B3LYP方法优化后顺丁二烯的前线轨道LOMO能量和轨道图形:
Energy：-0.030164Hartrees
B3LYP方法优化后反丁二烯的前线轨道HOMO能量和轨道图形:
Energy：-0.229033Hartrees
B3LYP方法优化后反丁二烯的前线轨道LOMO能量和轨道图形:
Energy：-0.022517 Hartrees 4）
给出两种方法优化后各原子上的Mulliken电荷分布情况
及键电荷布居。
HF方法优化后顺丁二烯各原子上的Mulliken电荷分布情况及键电荷布居
Condensed to atoms (all electrons):
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C C H H
1 5.067018 0.648226
2
3
4
5
6
0.648226 0.398110 0.392318 -0.035190 -0.054623 4.898962 -0.045624 -0.034936 0.388154 0.395785
0.398110 -0.045624 0.504178 -0.023485 0.002926 -0.004207 0.392318 -0.034936 -0.023485 0.483132 -0.002427 0.002457
0.388154 0.002926 -0.002427 0.483321 -0.032650 0.395785 -0.004207 0.002457 -0.032650 4.898962
H -0.035190 C -0.054623
C -0.025170 -0.054623 -0.003570 0.000319 0.002610 0.648226 H H
0.002610 -0.032650 0.000012 -0.000078 -0.000730 0.388154 0.000319
0.002457 0.000056 0.000000 -0.000078 -0.034936
H -0.003570 -0.004207 -0.003299 0.000056 0.000012 -0.045624
键电荷布居：
HF方法优化后反丁二烯各原子上的Mulliken电荷分布情况及键电荷布居
Condensed to atoms (all electrons):
1
5.078068 0.630388 0.397165 0.391414 -0.034382 -0.055686 0.001026 -0.000051 0.000195 -0.000101
2
3
4
0.391414 -0.036831 -0.023181 0.487872 -0.002453 0.002734 -0.000101 -0.000013 -0.000006 0.000002
5
-0.034382 0.390555 0.002801 -0.002453 0.479423 -0.033883 -0.000051 0.001873 0.002475 -0.000013
6
-0.055686 0.409321 -0.003308 0.002734 -0.033883 4.888087 0.630388 0.390555 -0.046037 -0.036831
1 C 2 C 3 H 4 H 5 H 6 C 7 C 8 H 9 H 10 H
0.630388 0.397165 4.888087 -0.046037 -0.046037 0.490727 -0.036831 -0.023181 0.390555 0.409321
0.002801 -0.003308
-0.055686 0.000195 -0.033883
0.002475
-0.003308 0.000010 0.002734
-0.000006
键电荷布居：
B3LYP方法优化后顺丁二烯各原子上的Mulliken电荷分布情况及键电荷布居
Condensed to atoms (all electrons):
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
C C H H H C C H H H
1
2
3 0.397165
4
5
6
5.078068 0.630388 0.630388 4.888087
0.391414 -0.034382 -0.055686
0.390555 0.002801 -0.002453 0.479423 -0.033883
0.409321 -0.003308 0.002734 -0.033883 4.888087 0.630388 0.390555 -0.046037
-0.046037 -0.036831
0.397165 -0.046037 0.490727 -0.023181 0.391414 -0.036831 -0.023181 0.487872 -0.034382 0.390555 -0.055686 0.409321
0.002801
-0.002453
-0.003308 0.002734
0.001026 -0.055686 0.000195 -0.000101 -0.000051 -0.000051 -0.033883 0.002475 -0.000013 0.000195 -0.003308 0.000010 -0.000006 -0.000101 0.002734
-0.000006 0.000002
0.001873 0.002475
-0.000013 -0.036831
键电荷布居：
B3LYP方法优化后反丁二烯各原子上的Mulliken电荷分布情况及键电荷布居
Condensed to atoms (all electrons):
1 5.064477 0.630989
2 0.630989
3 0.371208
4 0.361737
5
6
1 C 2 C 3 H 4 H 5 H 6 C 7 C 8 H 9 H 10 H
-0.049686 -0.030622 0.367450
0.441159
4.773564 -0.037793 -0.024154
-0.038410
0.371208 -0.037793 0.563421 0.005428 -0.011266 -0.006352 0.004139 0.590552 -0.044722 -0.044722 4.773564
0.361737 -0.024154 -0.038410 0.562497 -0.049686 -0.030622
0.367450
0.005428
-0.006352
0.441159 -0.011266 0.004139
0.002757 -0.030622 0.000485 -0.004330 -0.044722 0.004945 0.000485 -0.011266 0.000015
-0.000227 -0.004330 0.630989 0.000022 -0.000006
0.003890
0.367450
0.004945 -0.037793 0.000022 -0.024154
-0.000227 0.004139 -0.000006 0.000003
键电荷布居：
