まず、Gaussian 09 インプットファイル名は「H2O2.gjf」とした。 モデル化学をRHF、基底関数を6-31G(d,p)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 6-31G(d,p) opt freq
H2O2
0 1
H1
O2 1 R1
O3 2 R2 1 A1
H4 3 R1 2 A1 1 A2
R1=0.950
R2=1.475
A1=94.8
A2=120.0
二面体角A2(D1としてもよい)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) : -150.77696538 a.u.
Point Group : C2
O-O 結合距離 : 1.39588 Å
O-H 結合距離 : 0.94567 Å
H-O-O 結合角 : 102.31184 °
内部回転角 : 116.33338 °
対称 XY 伸縮振動 : 4153.1142 cm-1
対称 XX 伸縮振動 : 1149.1668 cm-1
対称 YXX 変角振動 : 1615.0643 cm-1
逆対称 XY 伸縮振動 : 4153.9529 cm-1
逆対称 XY 伸縮振動 : 4153.9529 cm-1
YXX 変角振動 : 1473.7488 cm-1
ねじれ振動 : 385.8429 cm-1
ねじれ振動 : 385.8429 cm-1
過酸化水素は主回転軸 C2 のみをもっているので C2 対称性となる。
文献値*1によると、O-O 結合距離は 1.475 Å、O-H 結合距離は 0.950 Å、H-O-O結合角は 94.8 °、内部回転角は 120.0 °である。
文献値*2によると、対称 XY 伸縮振動は 3607 cm-1、対称 XX 伸縮振動 1394 cm-1、対称 YXX 変角振動 864 cm-1、逆対称 XY 伸縮振動 3608 cm-1、YXX 変角振動 1266 cm-1、ねじれ振動 317 cm-1である。
以下に、構造最適化された過酸化水素と各振動のアニメーションを図示する。
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-583 (1993).
図1 構造最適化された過酸化水素
図2 過酸化水素の対称 XY 伸縮振動のアニメーション
図3 過酸化水素の対称 XX 伸縮振動のアニメーション
図4 過酸化水素の対称 YXX 変角振動のアニメーション
図5 過酸化水素の逆対称 XY 伸縮振動のアニメーション
図6 過酸化水素のYXX 変角振動のアニメーション
図7 過酸化水素のねじれ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-583 (1993).
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