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Gaussian 09软件在配合物紫外-可见吸收光谱教学中的应用张琼;吴杰颖【摘要】应用Gaussian 09软件计算光功能配合物的紫外-可见吸收光谱.结合实验结果研究了三种典型的电子跃迁方式:配体内电荷跃迁(ILCT),金属到配体电荷跃迁(MLCT),配体到配体电荷跃迁(LLCT),使学生在解释配合物的紫外-可见光谱特征峰的同时,利用Gaussian和Gaussian View软件形象地理解此类吸收光谱及电子跃迁.该工作不仅是多学科教学内容的融合,也是对传统教学的改进和补充,更好地培养了化学及材料学专业的学生理论结合实验的能力.【期刊名称】《赤峰学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(034)009【总页数】2页(P53-54)【关键词】配合物;紫外可见吸收光谱;高斯【作者】张琼;吴杰颖【作者单位】安徽大学化学化工学院, 安徽合肥 230601;安徽大学化学化工学院, 安徽合肥 230601【正文语种】中文【中图分类】O657.32Gaussian软件包用于执行各种半经验和从头分子轨道计算，是目前应用最广泛的计算化学软件之一[1]，Gaussian 09软件是Gaussian系列计算软件的最新版本，其主要功能可用来预测分子在真空或者溶液状态下的优化结构、电子排布、紫外-可见吸收光谱、红外和拉曼光谱、核磁谱、分子极性等性质.Gaussian View是Gaussian软件的图形用户界面，它主要的用途有两个方面：(1)构建输入文件；(2)直观显示计算结果.对于要用Gaussian软件研究的体系，首先要在Gaussian View中构建分子结构，保存为.gjf文件，然后输入Gaussian程序中计算，在构建的过程中，需要注意键长、键角、空间构型和对称性等方面的准确性.此外，Gaussian View与多种图形软件兼容，可以读入Chem3D和晶体数据等多种格式文件，大大拓宽了它的使用范围.金属配合物的分子轨道是由金属的价轨道和配体对称性匹配的群轨道线性组合而成，涉及成键、反键、非键等多种轨道类型.最低激发态的电子构型受配位方式影响.图1为过渡金属配合物（八面体构型）的分子轨道能级示意图[2]，金属到配体的电荷转移(MLCT)是电荷从金属d轨道跃迁到配体π*轨道，配体到金属的电荷转移(LMCT)是电荷从配体转移到金属.其他跃迁方式包括配体到配体电荷跃迁(LLCT)、配体内电荷跃迁(ILCT)及金属中心(MC)电荷跃迁.电子的跃迁在紫外-可见吸收光谱的教学过程中较抽象，很难靠传统的教学方法获得良好的教学效果.将Gaussian软件应用于配合物的紫外-可见吸收光谱教学中，具体做法是：以课题组合成的多种过渡金属配合物为研究对象，利用配合物的紫外-可见吸收光谱的实验结果[3-4]，在单晶结构基础上，采用含时密度泛函理论(TD-DFT)计算配合物的跃迁.结构优化采用未进行对称限制的B3LYP泛函进行，然后在优化结构的基础上采用B3LYP泛函进行TD-DFT计算.结构优化及TD-DFT计算均采用Gaussian 09程序进行.对于基态的优化及最低的25个单线态到单线态的激发能量的TD-DFT计算采用6-31G*基组 (对于C、H、N、O 原子)及 LanL2dz 基组(对于 Pt、Zn、Cl、Br原子).理论结合实验，可以帮助学生更形象地理解金属配合物的电子跃迁方式，收到较好的教学效果.图1 八面体构型配合物的分子轨道能级示意图跃迁类型：1.ILCT；2.MLCT；3.LMCT；4.MC 或 d-s；5.MC或d-p；6.MC或d-d1 配体内的电荷跃迁图2 (a)TDPt结构 (b)由实验获得配体TSD及配合物TDPt的紫外-可见吸收光谱(c-d) 通过Gaussian计算获得TDPt的前线分子轨道电子云分布图配体的π轨道中的电子受激发跃迁到反馈π*空轨道(π→π*)称为配体内的电荷跃迁(intraligand charge transfer,ILCT)，ILCT对应的紫外-可见吸收特征峰一般在紫外区.ILCT具有强吸收，ε值在104数量级，金属中心对ILCT干扰小，紫外-可见吸收特征峰几乎不受其他辅助配体影响.紫外-可见吸收光谱结果表明：配合物在310nm处的紫外可见吸收光谱ε值为5×104mol-1L cm-1，仅比配体在305nm处的吸收峰红移5nm，可归属于ILCT.理论计算结果表明：在配合物分子HOMO-1轨道中，电子云主要分布在三苯胺官能团，在LUMO+2轨道中，电子云分布在N,N二乙基苯胺官能团，电子云从HOMO-1轨道跃迁至LUMO+2轨道，可明显观察到ILCT，通过轨道间的能级差ΔE计算出的紫外-可见吸收光谱特征峰的位置与实验结果吻合，为解释电子跃迁提供了有力的证明.2 金属到配体的电荷跃迁金属中心d轨道到有机配体π*轨道的跃迁称为金属到配体的电荷跃迁 (metal-to-ligand charge transfer MLCT)，金属中心d轨道和配体π*轨道较低能级间隙导致紫外-可见吸收特征峰出现在长波区.MLCT通常包含容易氧化的金属中心和具有低能空轨道的配体.MLCT具强吸收，ε值在104数量级或更大，金属中心和配体会影响MLCT特征峰，调节配体可调控峰的位置.图3 (a)FTP-ZnBr2结构 (b)由实验获得FTP-ZnBr2的紫外-可见吸收光谱 (c-d)通过Gaussian计算获得FTP-ZnBr2的前线分子轨道电子云分布图紫外-可见吸收光谱结果表明：配合物在405nm处的紫外-可见吸收光谱ε值为2.5×104mol-1L cm-1，可归属于MLCT.理论计算结果表明：在配合物分子的HOMO-5轨道中，电子云主要分布在中心金属原子(Zn)，在LUMO+2轨道中，电子云分布在三吡啶官能团，可以明显地观察到MLCT，通过HOMO-5与LUMO+2的能级差ΔE计算出的紫外-可见吸收光谱特征峰为410nm，与实验值基本一致.3 配体到配体的电荷跃迁当配合物中含有两种或多种配体时，其中一种配体最高占有轨道能级高于金属离子的最高占有d轨道，产生配体到配体的电荷跃迁 (Ligand-to-ligand charge transfer LLCT).LLCT的吸收一般属中等强度吸收，ε值一般在103～104数量级.LLCT跃迁受配体的取代基影响较大，不同的供吸电子基团可使紫外-可见吸收特征峰发生红移/蓝移.图4 (a)Pt-1结构 (b)由实验获得Pt-1的紫外-可见吸收光谱 (c-d)通过Gaussian 计算获得Pt-1的前线分子轨道电子云分布图紫外-可见吸收光谱表明：Pt-1在320nm和375nm处的吸收峰的ε值大约为4×104mol-1L cm-1，可以归属为LLCT.理论计算结果表明：在Pt-1的HOMO-2轨道中，分子的电子云主要分布在N,N-二乙基苯乙烯基吡啶上.在LUMO轨道中，分子的电子云主要分布在6'-苯基-2,2'-联吡啶上，电子从HOMO-2轨道跃迁至LUMO轨道，即LLCT，通过轨道间能级差ΔE计算紫外-可见特征峰位置与实验结果相吻合.综上所述，在配合物的紫外-可见吸收光谱教学中，通过Gaussian软件的引入能够在教学过程中对于配合物中的电子激发态给学生提供更为形象的描述，通过理论计算，可以让学生掌握电子云分布的抽象概念，也可以让学生验证实验结果，极大地激发学生学习兴趣，提高教学质量和教学效果.【相关文献】〔1〕李艳霞，邵正隆，彭宇.高效运行技术在现代化教学支撑平台中的应用[J]．计算机科学，2014（41）：357-360．〔2〕C.Kutal.Spectroscopic and photochemical properties of d10 metal complexes.Coord Chem.Rev,,1990,99,213-252.〔3〕Q.Zhang,X.H.Tian,G.J.Hu,P.F.Shi,J.Y.Wu,S.L.Li,H.P.Zhou,B.-K.Jin,J.X.Yang,S.Y.Zhang and Y.P.Tian,Dual-functional analogous cis-platinum complex with high antitumor activities and two-photon bioimaging.Biochemistry 2015,54,2177-2180.〔4〕A two-photon fluorescent RNA probe screened from a series ofoxime-functionalized 2,2':6',2"-terpyridine ZnX2 (X=Cl,Br,I)complexes.J.Mater.Chem.B,2016,4,4818-4825.。
Gaussian 09和GaussView软件在结构化学教学中的应用作者：戴国梁钱蕙来源：《课程教育研究》2018年第33期【摘要】作为化学专业的基础课程，结构化学由于其抽象性及理论性强等特点，给教和学双方均带来了一定困难。
本文作者结合自己的专业研究方向，在结构化学讲授中应用Gaussian 09和GaussView等软件对分子轨道等相关知识点进行辅助教学，使抽象的化学理论变得形象、简单，这对培养学生的形象思维能力和学习兴趣，提高本课程的教学效果有很大的帮助。
【关键词】Gaussian 软件辅助教学结构化学教学方法【基金项目】江苏省高校自然科学基金，项目编号：14KJB150024。
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）33-0156-011.课程特点和软件简介当今化学已进入纳米空间、皮秒时间时代，随着人们对物质微观结构认识的不断深入，结构化学的基本理论越来越广泛地应用于化学的各个领域，特别是在材料、信息、能源等领域。
结构化学是研究原子、分子、晶体的结构以及结构与性质之间关系的科学。
相比化学专业的其他基础课程，本课程的新概念多，数学推导多，系统性很强，故而要求学生在学习过程中既有严密的逻辑思维能力，还要有较好的空间想象力，特别是要具备有一定的数学、物理基础，才能获得较好的教学效果。
与其他化学基础课程如有机，无机，分析化学等不同，本课程的学习过程中缺少相关的实验演示和操作，而其他化学类课程在理论学习的同时，均开设同步的实验课程。
本课程的学习需要较多的数学、物理知识，而很多师范院校化学专业学生数理基础相对薄弱，教学过程中不得不给学生补充一些线性代数知识，造成实际讲授该课程的学时数偏少。
同时，学生在学习过程中往往对一些繁琐的数学公式及其推导过程有厌倦和抵触心理，故学生对结构化学学习的积极性不高。
很多同学在学习完本课程后，连一些基本的概念都无法搞清。
事实上，在全国范围内，《结构化学》依然是化学专业学生普遍认为最难学的课程 [1]。
Course Education Research2018年第33期课程教育研究科学·自然Gaussian09和GaussView软件在结构化学教学中的应用戴国梁(通讯作者)钱蕙(苏州科技大学化学生物和材料工程学院江苏苏州215009)【摘要】作为化学专业的基础课程,结构化学由于其抽象性及理论性强等特点,给教和学双方均带来了一定困难。
本文作者结合自己的专业研究方向,在结构化学讲授中应用Gaussian09和GaussView等软件对分子轨道等相关知识点进行辅助教学,使抽象的化学理论变得形象、简单,这对培养学生的形象思维能力和学习兴趣,提高本课程的教学效果有很大的帮助。
【关键词】Gaussian软件辅助教学结构化学教学方法【基金项目】江苏省高校自然科学基金,项目编号:14KJB150024。
【中图分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】2095-3089(2018)33-0156-011.课程特点和软件简介当今化学已进入纳米空间、皮秒时间时代,随着人们对物质微观结构认识的不断深入,结构化学的基本理论越来越广泛地应用于化学的各个领域,特别是在材料、信息、能源等领域。
结构化学是研究原子、分子、晶体的结构以及结构与性质之间关系的科学。
相比化学专业的其他基础课程,本课程的新概念多,数学推导多,系统性很强,故而要求学生在学习过程中既有严密的逻辑思维能力,还要有较好的空间想象力,特别是要具备有一定的数学、物理基础,才能获得较好的教学效果。
与其他化学基础课程如有机,无机,分析化学等不同,本课程的学习过程中缺少相关的实验演示和操作,而其他化学类课程在理论学习的同时,均开设同步的实验课程。
本课程的学习需要较多的数学、物理知识,而很多师范院校化学专业学生数理基础相对薄弱,教学过程中不得不给学生补充一些线性代数知识,造成实际讲授该课程的学时数偏少。
同时,学生在学习过程中往往对一些繁琐的数学公式及其推导过程有厌倦和抵触心理,故学生对结构化学学习的积极性不高。
根据您提供的主题，我将为您撰写一篇关于Gaussian09计算旋轨耦合的文章。
Gaussian09是一个广泛使用的量子化学计算软件，它可以用于研究分子的结构、能量、振动频率等性质。
旋轨耦合是指自旋轨道相互作用，它在研究分子的磁性质和光学性质时具有重要作用。
在本文中，我们将探讨如何使用Gaussian09计算旋轨耦合，以及其在理论化学研究中的应用。
一、Gaussian09简介1. Gaussian09是由Gaussian, Inc.开发的一款用于量子化学计算的软件，它可以进行从量子力学到分子动力学等多种计算。
2. Gaussian09具有强大的功能和灵活的使用方式，广泛应用于理论化学、生物化学、材料科学等领域。
二、旋轨耦合的理论基础1. 旋轨耦合是量子力学中的重要概念，它描述了自旋和轨道运动之间的相互作用。
2. 在分子中，电子的自旋和轨道运动相互作用会导致分子的磁性质和光学性质发生变化，因此对旋轨耦合的研究具有重要意义。
三、Gaussian09计算旋轨耦合的方法1. 在Gaussian09中，可以通过设置适当的计算参数来进行旋轨耦合的计算。
2. 通过在输入文件中指定旋轨耦合的计算方法和相关的分子结构信息，可以使用Gaussian09进行旋轨耦合的计算。
四、旋轨耦合在理论化学研究中的应用1. 旋轨耦合的计算结果可以用于研究分子的磁性质和光学性质，为理论化学研究提供重要的参考数据。
2. 通过对旋轨耦合进行计算和分析，可以揭示分子中电子的运动规律和相互作用机制，为理论化学研究提供重要的理论基础。
五、结论通过对Gaussian09计算旋轨耦合的方法和应用进行探讨，我们可以看到旋轨耦合在理论化学研究中的重要性和应用前景。
使用Gaussian09进行旋轨耦合的计算不仅可以为理论化学研究提供重要的数据支持，也为研究者提供了一个强大的工具和评台，有助于推动理论化学研究的发展。
致力于提供高质量的理论化学研究工具和支持，Gaussian09的不断发展和完善将为理论化学研究提供更多的可能性和机遇。
引用文献是科研工作中非常重要的部分。
在研究过程中，对前人的工作进行引用不仅可以展示研究的基础和前沿，还可以使自己的工作更加可信、严谨。
在使用Gaussian09进行科学计算时，也会涉及到对相关文献的引用，下面将介绍一些关于Gaussian09引用文献的注意事项。
1. 引用文献的重要性在进行科学研究时，引用文献是非常重要的。
通过引用相关文献，可以向读者展示自己的工作是建立在前人研究成果基础上的，同时也可以让读者了解到相关领域的前沿进展。
正确地引用文献还可以维护学术诚信，避免抄袭和剽窃的行为。
2. 在Gaussian09中引用文献的方式在使用Gaussian09进行科学计算时，常常需要在论文或报告中引用相关的文献。
一般来说，可以使用Gaussian09软件自带的引用格式，也可以根据期刊的要求使用不同的引用格式。
在撰写论文或报告时，需要注意按照规范的引用格式进行引用，以确保文献引用的准确性和规范性。
3. 如何查找适合的文献在进行科学研究时，需要查找大量的文献来支撑自己的观点和假设。
通常可以通过学术搜索引擎、图书馆资源、期刊论文等渠道来查找适合的文献。
在查找文献时，需要根据自己研究的具体内容和领域来选择相关的文献，并确保文献的质量和可靠性。
4. 如何进行文献阅读和筛选在查找到适合的文献后，需要进行文献阅读和筛选。
在阅读文献时，需要抓住文献的主要内容和观点，了解文献的研究方法和结果，从而判断文献对自己研究的价值和适用性。
还需要对文献进行筛选，将适合的文献进行整理和归纳，以便后续的引用和使用。
5. 文献的引用格式在进行文献引用时，需要使用规范的引用格式，以确保引用的准确性和规范性。
一般来说，常用的引用格式包括APA格式、MLA格式、Chicago格式等，需要根据具体的期刊要求或学术规范进行选择。
在使用Gaussian09软件时，可以根据期刊的要求选择相应的引用格式进行引用。
6. 引用文献的注意事项在进行文献引用时，需要注意以下几个方面：确保引用的文献准确无误，避免出现错误引用的情况；需要遵循期刊的要求和学术规范进行引用，以确保引用的规范性和准确性；需要注明文献的出处和作者信息，以维护学术诚信和尊重他人的研究成果。
Gaussian 09软件在结构化学教学中的应用作者：张琼来源：《教育教学论坛》2018年第22期摘要：无机化学教学中分子结构部分的内容抽象，难以理解，是当前无机化学教学中教学难点部分。
论文以本课题组合成的三吡啶锌配合物分子为例，利用Gaussian软件弥补传统教学方式的不足，将抽象的分子结构概念形象化，微观结构宏观化，实现现代计算机软件与无机化学教学的有效结合。
关键词：Gaussian软件；无机化学；三吡啶锌配合物中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）22-0176-02无机化学是研究化合物组成、结构、性质和变化规律的科学[1]。
化学相关专业学生在学习该课程中需要对物质的构效关系有着较为清晰的理解。
在无机化学课程的分子结构教学中就提到了分子轨道理论。
该部分内容存在着微观、非可视化、概率学统计的特点。
学生在学习的过程中感到枯燥和晦涩，缺乏对物质构效关系的深刻理解。
为了将抽象理论形象化，在无机化学分子结构教学中引入Gaussian计算软件，将大大提高学生的学习效率。
Gaussian是一个量子化学软件包，它是目前应用最广泛的计算化学软件之一[2]，Gaussian 09软件是Gaussian系列电子结构程序的最新版本，其主要功能包括分子结构优化、电子排布、过渡态偶极矩及分子体积计算等。
实际教学结果表明，在利用Gaussian软件使抽象的教学内容具体化以后，学生可以更加轻松地接受分子结构课程中抽象的知识。
三吡啶分子含有三个N原子的螯合配体，已被广泛地应用到过渡金属配合物的研究当中[3，4]。
基于取代基的电子分布的影响，三吡啶配合物有着特殊的氧化还原作用以及光学物理性质，因此，三吡啶配合物被用在光化学上设计荧光器件或作为电光转换的传感器。
d10电子构型的锌离子，不仅是生物相容性的元素，还是第二丰富的过渡金属离子和人体必需的微量元素。
三吡啶由于较好的刚性平面和稳定性，以及较好的吸电子能力，作为芳香性的多杂环，与共轭体系相接时能有效地扩大电子离域范围，有可能获得双光子行为良好的有机材料；另外它与锌离子良好的螯合能力，易于应用到复合材料的制备中。
