Читать онлайн «Применение неэмпирических и полуэмпирических методов в квантово-химических расчетах»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» Г. И. КОБЗЕВ ПРИМЕНЕНИЕ НЕЭМПИРИЧЕСКИХ И ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ В КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКИХ РАСЧЕТАХ Рекомендовано Ученым советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" в качестве учебного пособия для студентов обучающихся по программам высшего профессионального образования по специальностям: «Химия», «Физика» Оренбург 2004 ББК 24. 5 К 55 УДК 539. 19; 541. 5 Рецензент доктор химических наук, профессор А. В. Стряпков Кобзев Г. И. К55 Применение неэмпирических и полуэмпирических методов в квантово-химических расчетах: Учебное пособие. - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. - 150 с. ISBN 5-230-20063-4 В пособии кратко изложены теоретические основы метода МО ССП Рутаана и основные характеристики полуэмпирических методов ЧПДП и МЧПДП, а также рассмотрены метод KB и СОВ в молекулах. Рассмотрены примеры использования теории возмущений для расчета характеристик запрещенных S0-Ti переходов и правила вычисления матричных элементов Вщ и оператора Hso. Приведены расчеты отдельных молекул методом Хюккеля с использованием элементов симметрии и теории возмущений. Охарактеризованы вычислительные возможности квантово-химических пакетов GAMESS и HYPERCHEM. Рассмотрены правила и примеры, позволяющие проводить неэмпирические расчеты основного и первых возбужденных электронных состояний молекулы 02 в рамках различных вычислительных схем пакета GAMESS. Дан краткий анализ полученных результатов. Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по специальности 011000, при изучении дисциплин «Квантовая химия», «Строение вещества», специальных курсов, связанных с изучением и применением расчетных методов квантовой химии. К1703000000 ББК 24. 5 Р020716 © Кобзев Г. И. , 2004 ISBN 5-230-20063-4 © ГОУ ОГУ, 2004 2 Введение Изучение «Квантовой химии», «Строения вещества» и других специальных теоретических курсов, рассматривающих химические и биохимические системы на микро уровне, предполагает проведение полуэмпирических или неэмпирических расчетов электронных характеристик молекул и комплексов. В настоящее время наиболее распространенными и доступными пакетами квантово-химических программ являются GAMESS и HYPER СНЕМ. Каждый из этих пакетов включает набор различных неэмпирических и полу эмпирических методов. Несмотря на то, что полуэмпирические методы грубы, при оценке спектральных характеристик можно на основе метода конфигурационных взаимодействий (KB) весьма точно оценить энергии возбужденных состояний и используя теорию возмущений в виде суммы по состояниям в первом и во втором порядке, оценить даже релятивистские поправки, связанные с эффектами спин-орбитального взаимодействия (СОВ). Методу МО ССП и основным характеристикам полуэмпирических методов ЧПДП и МЧПДП, а также методу KB посвящен первый раздел.