Rafał Ślusarz

 
 
 
 

WdMM - ćwiczenie 6


Ćwiczenie nr 6.

Słowa kluczowe: optymalizacja geometrii i minimalizacja energii

  1. Przygotowanie do ćwiczenia
    Przygotuj "macierz Z" 1,2-dichloroetanu do obliczeń energii z i bez optymalizacji geometrii, czyli musisz przygotować dwa różne pliki; oto, jak to zrobić:

    macierz współrzędnych wewnętrznych 1,2-dichloroetanu z atomami chloru w położeniu synperiplanarnym, przygotowaną podczas poprzedniego ćwiczenia, uzupełnij nowym nagłówkiem (w pierwszej linii musi się znaleźć tylko ta treść):

    NOXYZ POINT=36 STEP=10 CHARGE=0 GNORM=360
    
    Plik nazwij: dichl_noopt.mop

    Dodatkowo wprowadź tam także definicję zmiany kąta torsyjnego definiującego położenie względne podstawników chlorowych w ten sposób, aby znacznik "1" zamienić na "-1" za wartością tego kąta (siódma kolumna w pliku).

    Drugi plik:
    Wykonaj kopię pliku dichl_noopt.mop nazywając ją dichl_opt.mop
    W pliku dichl_opt.mop zastąp wyrażenie "GNORM=360" słowem kluczowym "PM6" - w ten sposób zostanie włączona pełna optymalizacja geometrii wg metody PM6. Optymalizacja geometrii polega na takim wzajemnym dopasowaniu do siebie położeń atomów, aby można było obniżyć całkowitą energię cząsteczki.

  2. Wyliczenia energii
    Uruchom obliczenia (mopac) dla obydwu przygotowanych plików wejściowych.

  3. Zebranie danych energetycznych (profile energetyczne)
    Wartości energii w obydwu przypadkach można wyrysować klasyczną metodą korzystając z danych zawartych w utworzonych plikach *.arc lub można skorzystać z sekwencji poleceń, która zbierze obydwa przebiegi na raz i utworzy plik graficzny PNG: (poniższe polecenia należy wkleić do terminala programu Gnuplot, po uruchomieniu go w katalogu, gdzie znajdują się obydwa zestawy plików wynikowych z obliczeń z punktu II)
    set term png
    set output 'energie.png'
    set xlabel 'kat torsyjny' 
    set ylabel 'energia [kcal]' 
    plot 'dichl_noopt.arc'u 1:2 t 'bez optymalizacji' w lp, 'dichl_opt.arc'u 1:2 t 'optymalizowane' w lp
    quit
    
    Powstanie plik energie.png, który należy umieścić w sprawozdaniu.
    Wszystkie zebrane energie wyrażone są w postaci ciepeł tworzenia, w kcal.

  4. Ocena zmian konformacji.
    1. Sprawdź, jaki jest związek zmiany konformacji 1,2-dichloroetanu ze zmianą energii całkowitej tego związku. W tym celu otwórz moldenem pliki wynikowe obydwu obliczeń:
      molden dichl_noopt.out
      molden dichl_opt.out
      (polecenia wydaj w dwóch różnych terminalach lub sekwencyjnie, najpierw jedno, a po zakończeniu działania programu molden (jego zamknięciu) - drugie.
    2. Możesz obejrzeć animację wykonanych obliczeń korzystając z opcji "Movie" programu molden. Aby animacja była "naturalna" i zauważalna ustaw opóźnienie animacji na 100 ms (ikona klepsydry).
    3. Wyświetl wykres zbieżności geometrii w powiązaniu z jej energią.
      Służy do tego opcja "Geom. conv." programu molden. Sprawdź geometrię układu dla poszczególnych punktów wykresu energii (punkty pomiarowe na wykresie energii można kliknąć, aby w oknie głównym została wyświetlona odpowiadająca temu punktowi geometria; w tym samym momencie w macierzy współrzędnych wewnętrznych zostaną wyświetlone aktualne współrzędne wewnętrzne układu).
      Wykresy zbieżności geometrii (dla obliczeń bez optymalizacji geometrii oraz a z jej optymalizacją) muszą się znaleźć w sprawozdaniu z ćwiczenia (można je zapisać używając systemowego zrzutu ekranu "Alt-PrintScreen").

  5. Sprawozdanie z ćwiczenia.
    W sprawozdaniu umieść uzupełnioną tabelkę:
    strukturawart. kąta torsyjnego
    Cl-C-C-Cl
    długość wiązania
    Cl-C
    wartość kąta walencyjnego
    C-C-Cl
    wartość energii
    układu
    dichl_noopt0o   
    dichl_noopt60o   
    dichl_noopt70o   
    dichl_noopt120o   
    dichl_noopt180o   
    dichl_opt0o   
    dichl_opt120o   
    dichl_opt180o   
    Uwagi techniczne:
    • długości wiązań podawaj z zaokrągleniem do drugiego miejsca po przecinku,
    • miary kątów walencyjnych podawaj z zaokrągleniem do pierwszego miejsca po przecinku,
    • wartości energii podawaj z zaokrągleniem do pierwszego miejsca po przecinku,
    • wszystkie wartości potrzebne do tabelki możesz odczytać w Molden'ie z macierzy współrzędnych wewnętrznych układu, po wczytaniu odpowiedniego pliku "out" - lub tekstowo, np. edytorem gedit (w plikach "out" oraz plikach "arc").

    W sprawozdaniu umieść także:

    • podwójny wykres przygotowany w p. III,
    • dwa wykresy zapisane w p. "IV c",
    • odpowiedzi na dwa pytania:
      1. Dlaczego w przypadku struktury bez optymalizacji minimum lokalne energii wypada przy 70o, a nie przy 60o (gdzie przypada położenie synklinalne)?
      2. Dlaczego różnica energii oznaczona na rysunku jako "A" jest prawie 50 razy większa od różnicy energii oznaczonej na rysunku jako "B"?
    roznica1 roznica2
    Uwaga dot. punktacji: W ocenie tego sprawozdania (aż) 40% ilości punktów będzie pochodziło z oceny odpowiedzi na postawione powyżej pytania.

  6. Udostępnienie do zaliczenia
    Na swój dysk Google, do foldera "WDMMcwiczenie6", prześlij pliki:
    1. dichl_noopt.mop
    2. dichl_noopt.out
    3. dichl_noopt.arc
    4. dichl_opt.mop
    5. dichl_opt.out
    6. dichl_opt.arc
    7. sprawozdanie w formacie ODT
    8. to samo sprawozdanie w formacie PDF

    Tak zaopatrzony folder udostępnij prowadzącemu przed końcem zajęć; adres do udostępnień: rafal.slusarz@etoh.chem.univ.gda.pl

WdMM - powrót.

↑↑↑


  Data ostatniej modyfikacji strony: 12.01.2022 r.