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Multiwfn的轨道定域化功能的使用以及与NBO、AdNDP分析的对比(4)

此例体现出,定域化轨道会着重把体系中最主要的共享电子的特征展现出来,而共享电子程度较弱的作用,就没有相应的定域化轨道与之对应了,所以此例中间的C-C键之间没有与之直接对应的pi型LMO出现。

根据上面算的键级值,我们知道并不是看到某两个原子之间有N个定域化轨道,就代表这两个原子间应当视为有N重键。上面的轨道等值面图是在Multiwfn默认的isovalue值0.05下绘制的,如果我们把isovalue值设小一点,比如用gview默认的0.02,那两个轨道图就成下面这样了

Multiwfn的轨道定域化功能的使用以及与NBO、AdNDP分析的对比

可见,这俩定域化轨道并不是100%定域在两端的C-C键上的,只能说大部分对应两端C-C键,而有小部分还是出现在中间C-C键的区域上,因此,它们在一定程度上对于中间的C-C键的键级是有贡献的。相应地,由于这俩轨道上的电子对也并非仅被两端的两个碳原子共享,故不会对它们间的键级产生恰好1.0的贡献。

实际上可以用Multiwfn做一下占据数扰动的Mayer键级分析,考察一下各个轨道对Mayer键级的影响。虽然Mayer键级并不能精确分解为轨道的贡献,但这种占据数扰动的Mayer键级分析方法在实际中还是很有助于讨论的。我们进入Multiwfn主功能9,选择子功能6进入相应分析界面。我们先考察各轨道的存在对两端的C6-C8键的Mayer键级的影响,故输入6,8,看到结果
...(略)
   11     2.00000   -0.39137    0.836985   -1.035523
   12     2.00000   -0.38506    1.887136    0.014627
   13     2.00000   -0.34441    1.869943   -0.002566
   14     2.00000   -0.31993    1.014101   -0.858407
   15     2.00000   -0.22908    1.948604    0.076096
结果表明,如果少了第11和14号LMO,C6-C8的Mayer键级将分别下降1.035和0.858。LMO11就是C6-C8间的sigma型LMO,LMO14就是主要涵盖C6-C8区域的pi型LMO。可见,那个pi型LMO对C6-C8并没法产生1.0的键级贡献,而那个sigma型LMO则充分定域在C6-C8上,从而产生了1.0的贡献。我们再输入4,6考察各LMO对位于分子中间的C4-C6键的Mayer键级的影响,结果为
...(略)
  13     2.00000   -0.34441    0.132491   -1.005149
  14     2.00000   -0.31993    1.026398   -0.111242
  15     2.00000   -0.22908    1.026398   -0.111242
数据也说明,13号LMO可以算是严格意义的C4-C6间的sigma轨道,产生键级贡献约1.0。而LMO 14和LMO 15,即上面绘制的两个pi型LMO,对于C4-C6的键级也有很少量贡献。当前的例子表明,把LMO分布图和Mayer键级放在一起,既能从图形上直观展现成键,又能从数值上定量讨论成键,很有益处。ELF和LOL对于图形化展现成键特征也极为有用,见《电子定域性的图形分析》()。

对于当前体系,进入轨道定域化界面后可以选2来让Multiwfn同时对占据和非占据MO分别做定域化。占据轨道部分和上面得到的完全一样,在非占据轨道当中我们可以找到sigma反键轨道和pi反键轨道,和我们根据结构化学常识所期望的图形一致:

Multiwfn的轨道定域化功能的使用以及与NBO、AdNDP分析的对比


4 实例2:Li5+团簇

此例我们对Li5+团簇做LMO分析。上一节我们没有让程序产生LMO的能量,所以主功能0里显示的能量仍然是原先的MO的能量,当前例子我们要让程序把LMO的能量也产生,所以输入文件最好如下这么写,使得计算LMO能量所需的Fock矩阵的信息能输出到C:\LI5+.47文件里:
%chk=C:\Li5+.chk
# b3lyp/6-311g(d) pop=nboread

Li5+

1 1

 Li                 0.00000000    1.55361400    0.00000000
 Li                -1.34546900   -0.77680700    0.00000000
 Li                 1.34546900   -0.77680700    0.00000000
 Li                 0.00000000    0.00000000    2.73799900
 Li                 0.00000000    0.00000000   -2.73799900

$NBO archive file=C:\Li5+ $END

任务算完后产生了C:\LI5+.47。把Li5+.chk转成fch文件。

(责任编辑:admin)
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