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:
   

   struktura	wart. kąta torsyjnego Cl-C-C-Cl	długość wiązania Cl-C	wartość kąta walencyjnego C-C-Cl	wartość energii układu
   dichl_noopt	0o
   dichl_noopt	60o
   dichl_noopt	70o
   dichl_noopt	120o
   dichl_noopt	180o
   dichl_opt	0o
   dichl_opt	120o
   dichl_opt	180o

   Uwagi techniczne:
   • długości wiązań podawaj z zaokrągleniem do trzeciego miejsca po przecinku,
   • miary kątów walencyjnych podawaj z zaokrągleniem do drugiego 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 (każda odpowiedź jest warta 20%):
     
     1. Dlaczego w przypadku struktury bez optymalizacji minimum lokalne energii wypada przy 70^o, a nie przy 60^o (czyli tam, 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"?
   
   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.

↑↑↑