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标题: 求助，含有阴阳离子的小分子优化屡屡失败，怀疑结构问题 [打印本页]

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Author: 光学laser 时间: 2020-10-20 12:37
标题: 求助，含有阴阳离子的小分子优化屡屡失败，怀疑结构问题
本帖最后由光学laser 于 2020-10-20 12:37 编辑

小白第一次计算含有O负离子和N正离子的分子，用高斯view和chem3D画的图，计算级别和参考文献一样，可是结构优化总出各种错误，比如算到一半报错（疑似内存问题已解决）、输出结构变形（out文件和初始gjf的分子结构不同）、与文献的homolumo能量差很多等各种问题，小白现已濒临崩溃，求教大神出手相助。附件为分子cdx，以及opt的gjf文件，请大神老师们纠正错误。经过很多尝试终于输出文件的结构显示优化成功，4个yes，没有虚频。现在最大的问题是，不论优化成不成功，输出结构总是变形，与初始结构不同（最严重的是碳和氧离子间的成键错误，单键变双键）

gjf用的和参考文献一样：#p opt freq b3lyp/6-311+g(d,p) 都是气相下的，图为分子结构 (, 下载次数 Times of downloads: 29)

现有几个问题求教老师们
1）小白知道算带有离子的分子需要加弥散，所比较的参考文献也是用了6-311+的弥散基组。我看论坛说该类型虽有阴阳离子但仍是中性分子，所以，我设置的电荷和多重度为默认的（0,1），指令参照文献是#p opt freq b3lyp/6-311+g(d,p) 这样有问题吗？

2）如果指令和电荷多重度没有问题，那出现输出结构变形以及轨道能量差与文献不符小白猜测应该还是初始结构的问题，阴阳离子该怎么画呢？用chemdraw，在相应原子上添加+-标记，使其为离子。这样对吗？用高斯view画，比如氧离子，就是删掉氧原子旁的氢，小白不知道这样对不对？

3）不论怎么画，打开out的结构总和初始不一样，怀疑初始结构差太多，结构不收敛。按照sob老师说的，把收敛范围扩大了100倍，opt下显示4个yes没有虚频，但是输出结构仍然成键与初始不同，导致homolumo与参考文献计算的有0.5eV的差别。下图为out文件和chk文件产生的结构变形，是什么原因呢？
(, 下载次数 Times of downloads: 27) (, 下载次数 Times of downloads: 35)

小白最后有个不情之请，如果我画结构有错误的话，希望老师大神们帮小白画一个正确的分子结构，指令是#p opt freq b3lyp/6-311+g(d,p)（带阴阳离子的小白之前没做过，花了很长时间仍出现各种错误，有些崩），附件是分子的cdx文件和gjf文件。
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谢谢sob大神和老师们的指点！感谢感谢！

作者
Author: exity 时间: 2020-10-20 13:53
局部电荷不用管，这个分子整体应该呈电中性，所以初步看来没有一定要加弥散的理由。
建议去掉弥散，加入D3校正再试一次。

作者
Author: wzkchem5 时间: 2020-10-20 13:59
键级和预想不同是正常的，因为gaussview是通过键长判断键级，而不是通过电子结构计算键级的，所以遇到像你这种成键方式特殊的情形，显示的键级就是错误的，这不代表你算错了。gaussview的键级只是辅助可视化的一种手段，不是你计算结果的一部分，计算结果是可以正常使用的。参见http://sobereva.com/414
至于阴阳离子也不需要画，因为从头算不需要输入原子电荷，原子的带电情况是算出来的，如果你的体系不该是两性离子，那么即使你给了初始电荷也会收敛成中性；如果该是两性离子，那么即使你一开始每个原子都是中性最后也会收敛成两性离子。事实上这正是做从头算的意义所在，它算出来的电子结构是完全不受你主观偏见影响的，所以比你画的电荷还要可靠。
至于和文献的HOMO-LUMO gap区别的问题，可能另有原因，建议仔细读一下文献，看看你和文献的区别在哪。另外建议从头好好学一下量化，搞清楚量化计算是干什么的，不要再问出键级和预想不符/指定原子电荷之类的问题。

作者
Author: sobereva 时间: 2020-10-20 14:16
此体系3-zeta下优化目的根本没必要带弥散函数，撑死了给氧带上弥散函数也足矣了。

初始结构搭建得完全没有基本化学常识，哪可能让氧离氢那么近。你的Lewis式里表达的是内氢键，然而初始结构下的距离都已经比水分子中的O-H键都短了

作者
Author: 光学laser 时间: 2020-10-23 09:15

exity 发表于 2020-10-20 13:53
局部电荷不用管，这个分子整体应该呈电中性，所以初步看来没有一定要加弥散的理由。
建议去掉弥散，加入D3 ...

感谢！谢谢！

作者
Author: 光学laser 时间: 2020-10-23 09:34

wzkchem5 发表于 2020-10-20 13:59
键级和预想不同是正常的，因为gaussview是通过键长判断键级，而不是通过电子结构计算键级的，所以遇到像你 ...

“至于阴阳离子也不需要画，因为从头算不需要输入原子电荷，原子的带电情况是算出来的，如果你的体系不该是两性离子，那么即使你给了初始电荷也会收敛成中性；如果该是两性离子，那么即使你一开始每个原子都是中性最后也会收敛成两性离子。事实上这正是做从头算的意义所在，它算出来的电子结构是完全不受你主观偏见影响的，所以比你画的电荷还要可靠。"请问关于您说的这一部分，我是不是可以理解为只要给出任意合理的结构（不管是否带有电荷），利用高斯计算时它会自动判断体系是否带电？如果是，那么这个合理的结构怎么构建呢？如果根据所学知识，键长以及键角等设置的没有问题，那么对于结构中的负离子或正离子来说，如果没有标注，高斯也能自动判断其是否是离子？那么中性分子与这些含有离子的结构又存在什么区别？谢谢！

作者
Author: 光学laser 时间: 2020-10-23 09:38

sobereva 发表于 2020-10-20 14:16
此体系3-zeta下优化目的根本没必要带弥散函数，撑死了给氧带上弥散函数也足矣了。

初始结构搭建得完全没 ...

十分感谢老师的指导！老师，还有一个问题向您请教一下：如果根据所学知识，键长以及键角等设置的没有问题，那么对于结构中的负离子或正离子来说，如果没有标注，高斯也能自动判断其是否是离子？那么请问中性分子与这些含有离子的结构又存在什么区别？谢谢老师！

作者
Author: wzkchem5 时间: 2020-10-23 18:32

光学laser 发表于 2020-10-23 09:34
“至于阴阳离子也不需要画，因为从头算不需要输入原子电荷，原子的带电情况是算出来的，如果你的体系不该 ...

高斯不能判断体系的总电荷，总电荷必须你自己输入，比如你画个Na，没人知道你想算钠原子还是钠离子。但高斯可以判断，你输入的这么多电荷在体系里是怎么分布的。
合理的结构靠经验构建。如果完全没有经验，给的结构很不合理，可能导致收敛失败（scf收敛失败或几何优化收敛失败），这时可以参考文献里类似的化合物的晶体结构或计算结构，然后参照文献的结构去画。注意chemdraw上的键长/键角和实际的三维结构可能很不一样，比如氢键一般有多长，范德华络合物的原子间距离一般有多远。
准确地讲，中性分子和两性离子之间是没有明确界限的，比如氨硼烷，既可以认为是配位化合物，也可以认为是N带正电、B带负电的两性离子，此时高斯算出来N带正电荷，但不到+1；B带负电荷，但不到-1（甚至连电荷的算法也不是唯一的，因为电子云是连续的，把电子云拆分成原子的贡献的方法不唯一，且各有各的理，没有哪个最正确一说）。至于应该把它归为中性分子还是两性离子，那完全取决于你把电荷数的线画在哪，比如说画在0.5，但画在其他地方，比如大于0.5的某个数，也有道理，这个完全没有明确的界限。

作者
Author: wzkchem5 时间: 2020-10-23 18:42

光学laser 发表于 2020-10-23 09:38
十分感谢老师的指导！老师，还有一个问题向您请教一下：如果根据所学知识，键长以及键角等设置的没有问题 ...

至于中性分子和两性离子的结构区别在哪，这个是每个分子体系都不一样的，需要你自己查文献看和你类似的体系的计算或晶体衍射结果。
注意不是所有分子都存在中性和两性离子两个稳定结构。很多只有一个稳定结构，或者有若干个稳定结构但是电荷分布都很相似，只能都归为中性或都归为两性离子。这时就没办法讨论中性分子和两性离子的结构区别了，你强行扭转结构可能会得到另一个电子结构的分子，但是结构优化以后分子结构又会回去，同时电荷也会自动重新分布，变成原来的电子结构。
记住在量化计算里，电子总是自动流动的，它是不听你的指挥的，怎么能量最低就怎么流，不像chemdraw里那样，你可以把这个原子画成正离子，那个原子画成负离子。它爱流到中性和两性离子的正中间，让你无法分类，也是有可能的。

作者
Author: csu-77 时间: 2023-8-31 15:18
请教各位老师一个关于阴离子优化的问题，目前在对P507的阴离子形式进行几何优化和振动分析时，一直出现L9999或者L502等的报错，根据错误提示也尝试了论坛中的多种方法，由于还出现了震荡所致的收敛失败，还加了GDIIS，但是一直收敛不成功，下方是计算文件（溶剂采用的是煤油），图片是分子结构，还望老师答疑解惑。

%mem=64GB
%nproc=64
%chk=P507--MY.chk
# opt=GDIIS freq b3lyp/6-311g(d,p) scrf=(iefpcm,solvent=generic,read) em=gd3bj formcheck

P507--MY

-1 1
P                1.66154351 -2.06574787 -0.40974405
O                0.29393188 -1.55573109 0.43157198
O                2.73746102 -2.14438941 0.64055223
O                1.28538500 -3.24910894 -1.26741318
C                -0.96042826 -1.53105103 -0.23036043
C                -2.02430296 -1.05355647 0.75625523
C                -3.32467716 -0.69982579 0.01425157
C                -3.28729412 0.64342008 -0.71937685
C                -4.57266668 0.94232258 -1.49345124
C                -4.53688650 2.29138578 -2.21442820
C                -2.23522572 -2.11021003 1.85028609
C                -2.96425229 -1.58927303 3.09079770
C                1.96904738 -0.64684910 -1.55817227
C                2.22732361 0.77199308 -1.00250472
C                0.93142031 1.40753778 -0.46692112
C                1.04525558 2.87791171 -0.02897198
C                1.18287931 3.07274261 1.48486063
C                1.34611919 4.54151465 1.88023085
C                3.38168718 0.82119736 0.01105295
C                4.69833438 0.25425321 -0.53094683
H                -1.21580139 -2.52906590 -0.60567570
H                -0.91884634 -0.86220971 -1.09974204
H                -1.63237546 -0.14763819 1.23544015
H                -4.16449931 -0.68529678 0.71799092
H                -3.55046793 -1.49827585 -0.70531166
H                -2.43836285 0.66912965 -1.41169720
H                -3.10320686 1.44441115 0.00736688
H                -5.42360531 0.91749465 -0.80194774
H                -4.74878209 0.13961508 -2.21986855
H                -4.38399532 3.11259470 -1.50674727
H                -5.46741975 2.48546073 -2.75526881
H                -3.71692840 2.32381042 -2.93844812
H                -1.25155387 -2.49018477 2.13724390
H                -2.78541299 -2.95924640 1.42146450
H                -3.95892918 -1.19687482 2.85467359
H                -2.39619048 -0.78126767 3.56079867
H                -3.09442249 -2.38539986 3.82999025
H                1.12664878 -0.61405307 -2.25869880
H                2.82830790 -0.96853620 -2.15122809
H                2.54270998 1.38650831 -1.86263495
H                0.56419770 0.80503739 0.36422718
H                0.17755909 1.32561307 -1.25801115
H                0.15836445 3.43221519 -0.36055900
H                1.89814696 3.34798487 -0.53608783
H                2.03047956 2.48934044 1.85498642
H                0.29676831 2.65371713 1.97590974
H                0.49553140 5.13898348 1.53446321
H                2.24924110 4.96878563 1.43290183
H                1.42278813 4.66572632 2.96400638
H                3.09697121 0.24709763 0.89597852
H                3.53850098 1.86282705 0.31344680
H                4.61695978 -0.82654061 -0.65120836
H                5.51946614 0.44187577 0.16875450
H                4.97278332 0.70533445 -1.49364391

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