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使用内坐标

2006-11-30 12:25阅读:

使用内坐标

Z-矩阵中的每一行给出分子中每一原子的内坐标。最常用的Z-矩阵格式语法如下:
元素标号,原子1,键长,原子2,键角,原子3,二面角[,格式代码]
  虽然例子中使用逗号分隔开一行内的项,但是各项之间可用任何一种有效的间隔符号加以分隔。元素标号是由原子的化学符号或原子序数表示的字符串。如果使用化学符号,则可在其后接一数字,表示该原子在分子内的识别编号。经常在元素名后接二级识别整数,例如C1C2,等等。
原子1,原子
2,原子3是在前面定义的原子符号,用于定义当前原子的位置。也可以使用其它原子在分子说明部分出现的行号表示变量值,其中电荷和自旋多重度的行是第0行。
当前原子的位置由三个量定义:到原子1的键长,由该键长和原子1原子2之间键长形成的角度,由原子1原子2原子3构成的平面和由当前原子,原子1,原子2构成的平面间的二面角。注意键角范围必须是0裹/SPAN><键角<180裹/SPAN>。二面角可以用任何值。
可选的格式代码参数定义Z-矩阵输入的格式,在这里使用的格式,代码总是0。这个代码仅用于当普通的Z-矩阵说明数据之后接附加参数时,例如ONIOM计算。
以过氧化氢分子为例。该体系的Z-矩阵为:

H
O 1 0.9
O 2 1.4 1 105.0
H 3 0.9 2 105.0 1 120.0

Z-矩阵第一行简单定义氢原子。下一行列出氧原子,并指定它到氢原子的核间距是0.9埃。第三行定义下一个氧原子,其中O-O键长1.4埃(从原子2,也即另一个氧原子),O-O-H键角(使用原子21)为105裹/SPAN>。第四行也就是最后一行需要给出三个内坐标。它定义另一个氢到第二个氧的键长为0.9埃,H-O-O键角105裹/SPAN>,以及H-O-O-H二面角120裹/SPAN>。
也可以用变量定义Z-矩阵中的某些或者所有值。下面是前一个Z-矩阵的另一个版本:

H
O 1 R1
O 2 R2 1 A
H 3 R1 2 A 1 D
Variables:
R1 0.9
R2 1.4
A 105.0
D 120.0

分子的对称性限制表现在内坐标上。两个H-O键长以及两个H-O-O键角由同一个变量定义。当这样的Z-矩阵用于内坐标几何优化时(Opt=Z-matrix),将会优化这些变量值确定最低能量的分子结构。当进行全部优化计算(FOpt)时,这些变量必需是线性无关的,并且包含了分子的所有自由度。在进行部分几何优化计算时(POpt),必需在另一部分(常标明为Constants:)指定保持数值固定的变量,只对第一部分的变量进行优化计算:

Variables:
R1 0.9
R2 1.4
A 105.0
Constants:
D 120.0

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