07年计算化学试卷-整理版

华南农业大学期末考试试卷（A卷）2007学年第一学期考试科目：计算化学考试类型：（闭卷）考试时间：90分钟学号姓名年级专业一、名词解释（每题4分，共40分）1．半经验（semi-empirical）半经验（semi-empirical）使用经验的参数对shrondiger方程进行部分的简化，主要针对双原子积分的简化处理，包括AM1、MNDO、PM3等方法。2．DFTDFT全称densityfunctiontheory,为密度泛函理论，是以电子密度函数求解薛定谔方程的一种办法。3．分子轨道分子轨道molecularorbital,当原子组合成分子的时候，各原子的原子轨道通过线性的组合（LCAO）而成分子轨道。4．波函数（wavefunction）波函数（wavefunction）微观粒子的运动具有波动性，而描述这些微观粒子波动性的数学函数就是波函数。5．基组(basisset)基组(basisset)针对每个原子核定义一套数学函数，该函数用为描述核外电子的状态。所以基函数依赖于核电荷。这些函数具有原子轨道的对称性质，需要一系列的基函数去描述这些原子轨道，即基组。6．CNDO,CompleteNeglectDiatomicOverlapCNDO,CompleteNeglectDiatomicOverlap全略微分重叠方法，在PPP方法的基础上提出。该方法只处理价电子，包括σ，π电子。主要是解电子方程时，忽略双电子积分。7．AM1AM1半经验量子化学方法的一种，在MNDO方法上发展起来，针对方程的电子积分问题做了经验的处理，使电荷分布等结果更加符合实验结果。8．PM3PM3半经验量子化学方法的一种，在NNDO方法上发展起来，针对方程的电子积分问题做了经验的处理，使生成热等结果更加符合实验结果。9．6-31G*6-31G*内层轨道用6个GTO拟合一个STO，1个STO拟合一个原子轨道，价层分内外轨，外用3个GTO去拟合一个GTO，内轨用1个GTO拟合STO。*代表极化基组。10．ECP，EffectiveCorePotential有效核势。化学反应主要发生在价层，对第四周期以后的元素作近似处理，将内层轨道冻结，与原子核组成原子实，内层轨道不做计算。从而加快计算速度。11．Quantativestructureactivities(propotiies)relationship定量的构效关系，从计算机化学的角度分析化合物内部结构（包括几何结构），探究结构的活性（性质）之间的定量关系。12．Self-consistentfield自恰场理论，在不忽略电子相互作用下，用单电子波函数来描述多电子原子中单个电子的运动状态，从形式上把电子的势能变成和距离无关的函数，便于解出薛定谔方程。13．Chargepopulationanalysis分析化合物的原子的电荷分布情况，包括各轨道上的电子分布。14．所得税闭壳层计算所得税闭壳层计算就是对于多重度是1的体系，此时α和β的电子数目相同，可以把α和β配对，成对的α和β使用同一个轨道，一个轨道上填充2个电子。开壳层计算就是对α和β电子分别计算，一个轨道上只填充1个电子，一般来说，多重度是1时，开壳层计算和闭壳层计算会给出相同的结果。15．STO-3GSTO-3G是最小基组，每一个基本函数中含有三个高斯函数，于是就有了3G的名称。STO代表Slater型的轨道，这样，STO-3G就表示采用三个高斯函数来描述Slater轨道。16．分子动力学分子动力学是在原子、分子水平上求解多体问题的重要的计算机模拟方法，可以预测纳米尺度上的材料动力学特性。通过求解所有粒子的运动方程，分子动力学方法可以用于模拟与原子运动路径相关的基本过程。二、判断题（每题2分，共20分）1.从头算量子化学方法是没有采取任何近似的条件下对薛定谔方程精确求解。（B）2.EHMO方法只能处理π体系的分子。（B）3.半经验量子化学方法得到的体系能量是总能量。(B)4.分子力学方法把分子中的原子看作是简谐、非简谐运动的质点，忽略静电作用。（A）5.分子力学方法计算所得到的能量包括伸张能、弯曲能、扭转能三部分。（B）6.前线轨道包括最高占有轨道HOMO，最低空轨道LOMU和单占有轨道SOMO。（A）7.从头算HF的方法同时忽略了费米孔和库仑孔的存在。（B）8.用密度泛函DFT方法的关键在于选择好交换能和相关能的函数方法。（A）9.局域梯度近似LDA方法适用于电荷密度变化很大的有机分子体系。（B）10.对于第五周期的重金属元素，由于外层电子离核较远，电子能量高，电子运动速度接近光速，所以要考虑相对论效应。（A）三、简答题：（每题10分，共40分）1．简述前线轨道理论，并解释以下的两个反应哪个速度快？为什么？ClCH3++(1)(2)答：根据前线轨道理论，反应发生在HOMO、LUMO上，HOMO轨道是给电子体，HOMO轨道能级越高，越不稳定，越容易给出电子；LUMO轨道能级越低，越容易得到电子。因此1的速度最快。2．什么是电子相关能？在什么情况下需要考虑电子相关能？由于Pauling不相容原理，两电子不可能在相同空间一点出现，因此每一个电子周围有一个费米孔，但是没有考虑到独立运动的电子周围还有库仑孔，禁止其他电子进入，这是单组态自恰场方法的缺陷。相关能在总能量里所占的比例不大，大约0.5%.但是在化学变化中，主要涉及能量差，相关能和能量差的大小接近，不能忽略，所以在设计反应动力学的研究方面，必须考虑。3．指出以下的gaussian输入文件各部分的作用%mem=100mw%chk=H2O.chk#optb3lyp/3-21G*pop(reg,nbo)OptimizationofH2O01OH11.1H11.12120答：%mem=100mw—————使用100M的内存计算%chk=H2O.chk————临时点文件名H2O#optb3lyp/3-21G*pop(reg,nbo)————使用密度泛函进行结构优化，基组为3-21G*，输出HOMO，LUMO轨道前后10个轨道，进行NBO分析OptimizationofH2O计算的TITLE01电荷为0，自旋多重度为1OO原子H11.1H原子的坐标H11.12120H原子的坐标4．比较水分子和双水分子的氢键体系，说明如何从计算化学的角度证明氢键的形成。O答：可以从能量、键长、键角的变化几个方面证明双水分子体系的氢键的存在。形成氢键后，能量降低，轨道发生重叠，电荷分布更加均匀，键长和相应的键角也有变化。HHHHOHHO