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2014年4月28日月曜日

RHF/3-21Gレベルにおける六フッ化硫黄の構造最適化・振動解析

Gaussian 09を用いた六フッ化硫黄の構造最適化・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「SF6.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Cartesian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

SF6

0 1
S 0.000000 0.000000 0.000000
F 1.560700 0.000000 0.000000
F -1.560700 0.000000 0.000000
F 0.000000 1.560700 0.000000
F 0.000000 -1.560700 0.000000
F 0.000000 0.000000 1.560700
F 0.000000 0.000000 -1.560700

これを Gaussian 09 で計算すると、以下の結果が得られた。

E(RHF) ： -988.69229617 a.u.
Point Group ： O_h
S-F 結合距離： 1.61192 Å
対称伸縮振動： 817.3510 cm^-1
縮重伸縮振動： 783.7557 cm^-1
縮重伸縮振動： 1155.4678 cm^-1
縮重変角振動： 542.8138 cm^-1
縮重変角振動： 458.3970 cm^-1
縮重変角振動： 307.3144 cm^-1

六フッ化硫黄は、正八面体の対称を持っているので O_h 対称性となる。
文献値^*1によると、S-F 結合距離は 1.5607 Åである。
文献値^*2によると、対称伸縮振動は 774 cm^-1、縮重伸縮振動は 642 cm^-1、縮重伸縮振動は 948 cm^-1、縮重変角振動は 616 cm^-1、縮重変角振動は 525 cm^-1、縮重変角振動は 347 cm^-1である。

以下に、構造最適化された六フッ化硫黄と各振動のアニメーションを図示する。

図1 構造最適化された六フッ化硫黄

図2 六フッ化硫黄の対称伸縮振動のアニメーション

図3 六フッ化硫黄の縮重伸縮振動のアニメーション

図4 六フッ化硫黄の縮重伸縮振動のアニメーション

図5 六フッ化硫黄の縮重変角振動のアニメーション

図6 六フッ化硫黄の縮重変角振動のアニメーション

図7 六フッ化硫黄の縮重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-654 (1993).
*2 日本化学会編, 改訂4版化学便覧基礎編, 丸善, II-585 (1993).

2013年6月19日水曜日

RHF/3-21Gレベルにおけるアンモニアの構造最適化・振動解析

Gaussian 09を用いたアンモニアの構造最適化・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「NH3.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

NH3

0 1
X1
N2 1 1.0
H3 2 R1 1 A1
H4 2 R1 1 A1 3 A2
H5 2 R1 1 A1 3 -A2

R1=1.0
A1=105.0
A2=120.0

二面体角A2(D1でもよい)の下は空行を2行必要とする。Xはダミー原子である。

これを Gaussian 09 で計算すると、以下の結果が得られた。

E(RHF) ： -55.87220348 a.u.
Point Group ： C_3v
N-H 結合距離： 1.00258 Å
H-N-H 結合角： 112.41453 °
全対称伸縮振動： 3644.6556 cm^-1
全対称変角振動： 853.0635 cm^-1
縮重伸縮振動： 3801.1232 cm^-1
縮重変角振動： 1857.7323 cm^-1

アンモニアは主軸 C₃

にそれを含む対称面 σ_v をもっているので C_3v 対称性となる。

文献値^*1によると、Ｎ-H 結合距離は 1.012 Å、H-N-H結合角は 106.7 °である。

文献値^*2によると、全対称伸縮振動は 3337 cm^-1、全対称変角振動は 950 cm^-1、縮重伸縮振動は 3444 cm^-1、縮重変角振動は 1627 cm^-1である。

以下に、構造最適化されたアンモニアと各振動のアニメーションを図示する。

図1 構造最適化されたアンモニア

図2 アンモニアの全対称伸縮振動のアニメーション

図3 アンモニアの全対称変角振動のアニメーション

図4 アンモニアの縮重伸縮振動のアニメーション

図5 アンモニアの縮重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-654 (1993).
*2 日本化学会編, 改訂4版化学便覧基礎編, 丸善, II-582 (1993).

2013年5月28日火曜日

RHF/3-21Gレベルにおける二酸化炭素の構造最適化・振動解析

Gaussian 09を用いた二酸化炭素の構造最適化・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「CO2.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

CO2

0 1
O1
C2 1 R1
X3 2 R2 1 A1
O4 2 R1 3 A1 1 A2

R1=1.4
R2=1.0
A1=90.0
A2=180.0

二面体角A2(D1でもよい)の下は空行を2行必要とする。Xはダミー原子である。

これを Gaussian 09 で計算すると、以下の結果が得られた。

E(RHF) ： -186.56125750 a.u.
Point Group ： D_∞h
C-O 結合距離： 1.15574 Å
全対称伸縮振動： 1427.6897 cm^-1
縮重変角振動： 658.9646 cm^-1
逆対称伸縮振動： 2463.6484 cm^-1

二酸化炭素は直線分子であり、C_∞ 回転軸に直交するC₂ 軸があるので D_∞h 対称性となる。
文献値^*1によると、C-O 結合距離は 1.1600 Åである。
文献値^*2によると、全対称伸縮振動は 1333 cm^-1、縮重変角振動は 667 cm^-1、逆対称伸縮振動は 2349 cm^-1である。

以下に、構造最適化された二酸化炭素と各振動のアニメーションを図示する。

図1 構造最適化された二酸化炭素

図2 二酸化炭素の全対称伸縮振動のアニメーション

図3 二酸化炭素の縮重変角振動のアニメーション

図4 二酸化炭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).

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 ： C_3v
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 σ_v をもっているので C_3v 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).

2013年5月25日土曜日

RHF/6-31G(d,p)レベルにおける過酸化水素の構造最適化・振動解析

Gaussian 09を用いた過酸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「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

YXX 変角振動： 1473.7488 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。

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).

2013年5月24日金曜日

RHF/6-31G(d,p)レベルにおけるベンゼンの構造最適化・振動解析

Gaussian 09を用いたベンゼンの構造最適化・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「C6H6.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

C6H6

0 1

C2 1 R1

C3 2 R1 1 A1

C4 3 R1 2 -A1 1 A2

C5 4 R1 3 -A1 2 A2

C6 5 R1 4 -A1 3 A2

H7 1 R2 2 A1 3 A2

H8 2 R2 3 A1 4 A2

H9 3 R2 4 A1 5 A2

H10 4 R2 5 A1 6 A2

H11 5 R2 6 A1 1 A2

H12 6 R2 1 A1 2 A2

R1=1.399

R2=1.101

A1=120.0

A2=180.0

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) ： -396.70466613 a.u.

Point Group ： D_6h

C-C 結合距離： 1.38613 Å

C-H 結合距離： 1.07571 Å

C-C-C 結合角 (1) ： 119.99997 °

C-C-C 結合角 (2) ： 120.00006 °

H-C-C 結合角 (1) ： 119.99997 °

H-C-C 結合角 (2) ： 120.00000 °

H-C-C 結合角 (3) ： 120.00003 °

HCCC 二面体角： 180.00000 °

骨格平面振動 (A_1g) ： 1082.6354 cm^-1

CX 伸縮振動 (A_1g) ： 3375.4029 cm^-1

CX 変角振動 (A_2g) ： 1500.0256 cm^-1

骨格面外変角振動 (B_2g) ： 777.8546 cm^-1

CX 面外変角振動 (B_2g) ： 1134.5597 cm^-1

骨格平面振動 (E_2g) ： 664.947 cm^-1

CX 伸縮振動 (E_2g) ： 3345.031 cm^-1

骨格平面振動 (E_2g) ： 1794.2715 cm^-1

CX 変角振動 (E_2g) ： 1287.3798 cm^-1

CX 面外変角振動 (E_1g) ： 959.4325 cm^-1

CX 変角振動 (A_2u) ： 762.0812 cm^-1

骨格平面振動 (B_1u) ： 1095.7862 cm^-1

CX 伸縮振動 (B_1u) ： 3333.8522 cm^-1

骨格平面振動 (B_2u) ： 1191.0752 cm^-1

CX 変角振動 (B_2u) ： 1348.4436 cm^-1

骨格面外変角振動 (E_2u) ： 453.0603 cm^-1

CX 面外変角振動 (E_2u) ： 1100.854 cm^-1

CX 変角振動 (E_1u) ： 1645.3449 cm^-1

骨格平面振動 (E_1u) ： 1138.4835 cm^-1

CX 伸縮振動 (E_1u) ： 3363.4586 cm^-1

ベンゼンは主回転軸 C₆ に直交する2回転軸を6個もち、それに直交する対称面σ_h をもっているので D_6h 対称性となる。

文献値^*1によると、C-C 結合距離は 1.339 Å、C-H 結合距離は 1.101 Åである。

文献値^*2によると、骨格平面振動 (A_1g) は 992 cm^-1、CX 伸縮振動 (A_1g) は 3062 cm^-1、CX 変角振動 (A_2g) は 1326 cm^-1、骨格面外変角振動 (B_2g) は 703 cm^-1、CX 面外変角振動 (B_2g) は 995 cm^-1、骨格平面振動 (E_2g) は 606 cm^-1、CX 伸縮振動 (E_2g) は 3047 cm^-1、骨格平面振動 (E_2g) は 1596 cm^-1、CX 変角振動 (E_2g) は 1178 cm^-1、CX 面外変角振動 (E_1g) は 849 cm^-1、CX 変角振動 (A_2u) は 673 cm^-1、骨格平面振動 (B_1u) は 1010 cm^-1、CX 伸縮振動 (B_1u) は 3068 cm^-1、骨格平面振動 (B_2u) は 1310 cm^-1、CX 変角振動 (B_2u) は 1150 cm^-1、骨格面外変角振動 (E_2u) は 410 cm^-1、CX 面外変角振動 (E_2u) は 975 cm^-1、CX 変角振動 (E_1u) は 1038 cm^-1、骨格平面振動 (E_1u) は 1486 cm^-1、CX 伸縮振動 (E_1u) は 3063 cm^-1である。

以下に、構造最適化されたベンゼンと各振動のアニメーションを図示する。