2013年5月27日月曜日

RHF/6-31G(d,p)レベルにおける塩化メチルの構造最適化・振動解析

Gaussian 09を用いた塩化メチルの構造最適化・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「CH3Cl.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

CH3Cl

0 1
Cl1
C2 1 R1
H3 2 R2 1 A1
H4 2 R2 1 A1 3 120.0
H5 2 R2 1 A1 3 -120.0

R1=1.8
R2=1.0
A1=110.0



Cl-C-H角A1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) : -499.09789878 a.u.
Point Group : C3v
C-Cl 結合距離 : 1.78545 Å
C-H 結合距離 : 1.07824 Å
H-C-H 結合角 : 110.53243 °
全対称 CX 伸縮振動 : 778.9507 cm-1
全対称 CY 伸縮振動 : 3241.3312 cm-1
全対称変角振動 : 1521.0642 cm-1
縮重 CY 伸縮振動 : 3348.8230 cm-1
縮重 XCY 変角振動 : 1129.3715 cm-1
縮重 YCY 変角振動 : 1611.9420 cm-1

塩化メチルは主軸 C3 にそれを含む対称面 σv をもっているので C3v 対称性となる。
文献値*1によると、C-Cl 結合距離は 1.7760 Å、O-H 結合距離は 1.0854 Å、 H-C-H結合角は 110.35 °である。
文献値*2によると、全対称 CX 伸縮振動は 732 cm-1、全対称 CY 伸縮振動は 2937 cm-1、全対称変角振動は 1355 cm-1、縮重 CY 伸縮振動は 3039 cm-1、縮重 XCY 変角振動は 1017 cm-1、縮重 YCY 変角振動は 1452 cm-1である。

以下に、構造最適化された塩化メチルと各振動のアニメーションを図示する。




図1 構造最適化された塩化メチル




図2 塩化メチルの全対称 CX 伸縮振動のアニメーション




図3 塩化メチルの全対称 CY 伸縮振動のアニメーション




図4 塩化メチルの全対称変角振動のアニメーション




図5 塩化メチルの縮重 CY 伸縮振動のアニメーション




図6 塩化メチルの縮重 XCY 変角振動のアニメーション




図7 塩化メチルの縮重 YCY 変角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-656 (1993).
*2 日本化学会編, 改訂4版 化学便覧 基礎編, 丸善, II-584 (1993).

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