================= 键解离能的计算 ================= 从这一讲开始,我们将介绍价键理论在计算化学中的应用。首先,我们将介绍如何使用价键计算得到分子的键解离能。 键解离能的定义 ================ 键解离能( Bond Dissociation Energy, BDE ),简单说,就是化学键形成需要的能量,或者是化学键断裂所释放的能量。这个能量在数值上等同于分子在完全解离时和平衡构型时的能量差: .. math:: BDE = E^\infty - E^{\textrm{eq}} 式中 :math:`E^\infty`\ 为分子完全解离时的能量, :math:`E^\textrm{eq}`\ 是分子在平衡构型时的能量。 如何计算键能? ============== 对于双原子分子,我们可以简单地将两个原子间的距离拉长到足够长。一般来说,10Å 以上的距离就可以认为两个基团已经完全解离了。比如,对于 HF 分子,平衡构型的输入文件为: .. code-block:: :linenos: $CTRL VBSCF STR=FULL NAO=2 NAE=2 ORBTYP=HAO FRGTYP=SAO INT=LIBCINT BASIS=6-31G* $END $FRAG 1 1 1 1 spzdxxdyydzz 2 pxdxz 2 pydyz 2 s 1 $END $ORB 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 1 4 $END $GEO H 0.0 0.0 0.0 F 0.0 0.0 1.0 $END 对于解离时的能量,我们可以简单地将 F 原子坐标的Z轴从 ``1.0`` 增加到 ``10.0`` ,其余不变。这样,我们就可以计算 HF 分子完全解离后的能量。 对于多原子分子,比如乙烷 C\ :sub:`2` H\ :sub:`6` 分子中的 C-C 键解离能,我们必须注意到一个事实,即:甲基 CH\ :sub:`3` 在乙烷中的构型和自由基形式下的甲基的构型是不一样的。前者是伞形,后者是平面型。如果我们简单将乙烷中两个 CH\ :sub:`3` 的距离拉长至完全解离,得到的能量会和实际有不小的偏差。这部分偏差是由于解离时的几何构型不同引起的,即伞形和平面型 CH\ :sub:`3` 之间的能量差别,我们称之为几何弛豫能。在多原子分子的键解离能计算中,我们必须要考虑几何弛豫能。此时,我们就不能简单地将两个基团拉长,而是必须要先将解离后的各个基团分别独立优化,得到基团的稳定构型,然后再将优化后的基团构型至于完全解离的情况下,并根据这个构型编写输入文件。