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O_2分子和CO分子的量化计算研究

黄丽娟  
【摘要】:量化计算方法是一种用来研究分子的能级结构及光谱特性的重要手段,其起点是势能面和偶极矩面。势能面能得到光谱的频率信息,势能面结合偶极矩能得到光谱的强度信息。本文使用量化计算软件MOLPRO计算同核双原子分子O2和异核双原子分子CO的势能曲线和偶极矩曲线以及光谱常数。具体为: (1)针对MOLPRO软件的输入文件的设计进行了探讨,对输出文件进行了解读。详细介绍了如何用D2h,群表示D∞h群的电子态,为后面的计算铺平了道路。 (2)对于CO分子,采用基组6-31G,6-31G(d),6-31G(2d,3f),aug-cc-pv5z,方法HF(Hartree-Fock)、CASSCF(完全活性空间自洽场)和MRCI (多参考组态相互作用),计算了CO的基态X1∑+的偶极矩随核间距变化的12条偶极矩曲线,与基于实验光谱数据的偶极矩在平衡位置的值以及在平衡位置的斜率进行了比较,结果表明,采用MRCI方法,aug-cc-pv5z基组的偶极矩曲线最为准确。平衡位置斜率的偏差小于1%。接着采用MRCI方法,aug-cc-pv5z基组计算得到了CO基态的势能曲线,进而通过求解核的薛定谔方程得到振动能级以及分子力常数,分子力常数与实验值符合的很好。 (3)对于02分子,采用CASSCF/vtz方法计算了02解离于O(3P)+O(3P)的18个态,给出了这些态的势能曲线以及主要组态。采用CASSCF、MRCI两种方法, cc-pvtz, cc-pvqz, aug-cc-pvqz基组重点研究其中最低三态X3∑g-、b1∑g+、a1△g的势能曲线,通过比较平衡间距和振动频率,MRCI/avqz方法获得的结果符合的最好,接着在MRCI/avqz方法获得的势能曲线的基础上,计算了这三个态的振动能级与转动常数,与实验值进行了比较,结果是相对误差不不超过0.3%。最后采用MRCI/vqz、MRCI/avqz方法计算了实验上没有观测到光谱数据的5Πg、1Πg、3Πg态,给出了对应的势能曲线以及5Πg、1Πg态的平衡间距和离解能。


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