RHF/3-21Gレベルにおける硫化水素の構造最適化・振動解析

Gaussian 09を用いた硫化水素の構造最適化・および構造解析の計算について記述する。

まず、Gaussian 09 インプットファイル名は「H2S.gjf」とした。 モデル化学をRHF、基底関数を3-21Gとし、構造最適化と振動解析計算を実行した。分子座標はZ-matrixで記述した。

インプットファイルは TeraPad で編集した。以下に Gaussian 09 インプットを示す。


# RHF 3-21G opt freq

H2S

0 1
S1
H2 1 R1
H3 1 R1 2 A1

R1=1.336
A1=92.1



H-S-H角の下は空行を2行必要とする。


これを Gaussian 09 で計算すると、以下の結果が得られた。

E(RHF) ： -396.70466613 a.u.
Point Group ： C_2v
S-H 結合距離 ： 1.35058 Å
H-S-H 結合角 ： 95.80548 °
全対称伸縮振動 ： 2638.7161 cm^-1
全対称変角振動 ： 1322.0366 cm^-1
逆対称伸縮振動 ： 2652.1605 cm^-1

硫化水素は主軸 C₂ （2回転軸C₂） をもち、それを含む対称面σ_v をもっているのでC_2v 対称性となる。
文献値^*1によると、S-H 結合距離は 1.336 Å、H-S-H 結合角は 92.1 °である。
文献値^*2によると、全対称伸縮振動は 2615 cm^-1 、全対称変角振動は 1183 cm^-1 、逆対称伸縮振動は 2626 cm^-1 である。

以下に、構造最適化された硫化水素と各振動のアニメーションを図示する。

図1 構造最適化された硫化水素

図2 硫化水素の全対称伸縮振動のアニメーション

図3 硫化水素の全対称変角振動のアニメーション

図4 硫化水素の逆対称伸縮振動のアニメーション

引用文献
*1 日本化学会編, 改訂4版 化学便覧 基礎編, 丸善, II-653 (1993).
*2 日本化学会編, 改訂4版 化学便覧 基礎編, 丸善, II-582 (1993).