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練習 4-1
以 Cartesian coordinates 建構以下分子,並以 GaussView 確認結構:
(a) C2H2 (b) XeF4 (c) Mo(CO)6 (d) BH3
 
練習 4-2
以 internal coordinates 建構以下分子,並以 GaussView 確認結構:
(a) CH3F (b) NH3 (c) H2C=C=CH2 (d) PCl5
 
練習 4-3
請以GaussView 圖形介面建立以下分子的結構
(a) acetic acid (b) isobutane (c) benzoic acid (d) naphthalene (e) norborane
(f) FeCl4- (g) CuCl53-
 
 
練習 5-1
以 Hartree Fock 方法配合以下基底函數組作H-H (r = 0.73 Å), H-F (r = 0.90 Å) 分子的單點計算:
 
(a) 6-31G(d,p) (b) 6-311G(d,p) (c) 6-311++G(d,p) (d) 6-311++G(2df,2pd)
(e) cc-pVDZ (f) aug-cc-pVDZ (g) aug-cc-pVTZ (h) aug-cc-pVQZ
 
(1) 請注意並解釋基底函數數目的變化。
(2) 請注意 HF 能量隨基底函數數目增加的變化。
(3) 請以GaussView觀察 (a) 計算所得之H-F分子軌域 1-5,以及從 output file 中檢視LCAO 係數。
 
練習 5-2
以 GaussView 建構 Benzoic Acid 分子,並以 B3LYP/6-31G(d) 作單點計算,並以GaussView 觀察其 HOMO, LUMO, electronic density map, electrostatic potential-density map,變換幾種 surface 顯示方式。
 
練習 5-3
以 MP2/aug-cc-pVTZ 方法計算原子序 1-10 氣態原子的游離能,並與實驗值做比較。(注意 multiplicity 的設定)
 
練習 7-1
以 HF, MP2, B3LYP, M06-2X 方法配合6-311+G(d,p) 基底函數對 H2, BH3, CH4, NH3, H2O, HF 等分子作結構最佳化計算,並與實驗值比較。
 
練習 7-2
以 HF, MP2, B3LYP, M06-2X 方法配合6-311+G(d,p) 基底函數對OH, O2, CO2, CH3, HCN, CHCl=CHCl等分子作結構最佳化計算,並與實驗值比較。
 
練習 7-3
以實驗結構並利用 HF, MP2, MP4(SDQ), QCISD(T), B98 等方法配合 aug-cc-pVTZ 基底函數求 H2, CH4, H2O, CO2 等分子之原子化能量,並與實驗值比較。
 
 
練習 8-1
以 MPW1PW91 方法配合6-31+G(d) 基底函數計算 CH4, CH3F, C2H6 等分子之 IR/Raman 光譜,並與實驗值比較。C2H6分子含中心對稱 (D3d),請驗證講義中所敘述的 selection rule。
 
練習 8-2
以 B3LYP 理論配合6-31+G(d) 基底函數計算 eclipse-form C2H6 分子之振動頻率;stagger 與 eclipse-forms 的能量差距是多少 kcal/mol?
 
 
練習 9-1
以 M06-2X 理論配合6-311+G(2df,2pd) 基底函數計算 NH3, CH3OH分子之
(1) dipole moment
(2) rotational constants
(3) isotropic polarizability (average of the diagonal terms of the polarizability tensor)
並與實驗值比較。(http://cccbdb.nist.gov/)
 
練習 9-2
MP2 及 M06-2X 理論配合6-311+G(d,p) 基底函數計算 NH3分子之
(1) S (298.15 K)
(2) Cv (298.15 K)
(3) atomization energy (B. O. energy) (http://comp.chem.umn.edu/db/dbs/mgae109.html )
(4) 計算 1/2 N2 + 3/2 H2 ® NH3 之 DH (298.15 K)
並與實驗值比較。
 
 
練習 10-1
以 M06-2X 理論配合6-31+G(d,p) 基底函數計算 OH + NH3 ® H2O + NH2 
(1) 反應能量
(2) 能量障礙
(3) 反應速率常數 (600 K) (expt: 1.05 × 10-12 cm3 molecule-1 s-1)
並與準確值或實驗值相比較 (http://comp.chem.umn.edu/db/dbs/htbh38.html)
由於 OH (P3/2) 有一個低激發態: (P1/2) ,嚴格來講計算出的 600 K速率常數要再乘以約 0.6);注意NH3 是否為 C3v 對稱,注意單位轉換。
 
練習 10-2
以 M06-2X 理論配合6-31+G(d,p) 基底函數計算 CH3Br + Cl- ® CH3Cl + Br-
(1) 反應能量 (請與實驗值比較)
(2) 能量障礙
(3) 反應速率常數 (300 K) (expt: 2.37 × 10-11 cm3 molecule-1 s-1)
(4) deuterium (CD3Br) kinetic isotope effect (300 K) (expt: 0.88 ± 0.45)
 
 
練習 11-1
以 CIS理論配合6-311+G(d) 基底函數計算 Li 原子的最低二個激發態,並與實驗值相比較。(http://www.nist.gov/pml/data/asd.cfm)
 
練習 11-2
以 TD B3LYP 理論配合6-311+G(d) 基底函數計算 CO 的 singlet 與 triplet 最低激發態能量。它們是屬於什麼類型的激發態? (請觀察 orbitals)
 
練習 11-3
以 TD B3LYP 理論配合6-311+G(d) 基底函數計算 N2 的 singlet 與 triplet 最低激發態的鍵長並與基態比較。 激發態能量最低點與基態能量最低點的能量差距是多少? (Expt: S1 = 8.4 eV, T1 = 6.2 eV)
 
練習 12-1
以 MP2/6-31+G(d,p) 理論預測 F-(H2O), Cl-(H2O), Br-(H2O) 的結構、微水合能、以及振動頻率,並請與水之結構與振動頻率與模式相比較。
 
練習 12-2
以 M06-2X 理論配合6-31+G(d,p) 基底函數並以 SMD solvation model計算水溶液下之
CH
3Br + Cl- ® CH3Cl + Br-
(1) 反應能量
(2) 能量障礙
(3) 反應速率常數 (300 K)
(4) Deuterium (CD3Br) kinetic isotope effect (300 K) 並與練習 10-2 的氣態結果比較。