Archive for むりくり計算シリーズ

電子水なるものを見聞きしたので構造を計算しました。

[おやくそく]あくまでもネタとしてお読みください。この記事の内容や私の経歴・肩書きを商用利用することはおやめください。

電子水というものがどんなものなのかはよくわからないのですが、どこかのメディアで取り上げられたとかどうとか。

電子水の実際の構造がどんなものなのかはわからないのですが、多分水分子が電子を受け取ったものなんだろうと勝手に想像して、DFT計算での構造最適化を無理くりにやりました。今回も反省はしていません。

まずは計算用の入力ファイルを作成しました。

3D分子モデリングアプリで水分子の構造を作り、そこから座標データに変換しました。そいつに計算パラメータを追加。

今となってはクラシックなB3LYP/6-31G(d)。水分子が1電子受け取っているので、電荷(ICHARG)は-1。1電子受け取ったということは水のラジカルアニオンということなので、開殻系(SCFTYP = UHF)、2重項(MULT = 2)での計算。

計算結果は…

構造は一応最適化されました。

まずは普通の水分子の構造から。

赤色のが酸素原子、グレーのが水素原子です。酸素原子1つと水素原子2つで水分子。H2Oですね。

計算では、水素原子と酸素原子の距離は0.989Å、水素原子-酸素原子-水素原子の角度は103.6ºです。Wikipediaに記載されている数値はそれぞれ0.958Å、104.5ºですので若干の違いはありますが、変な値ではないとは言えます。

では電子水、ではなかった電子を1つ受け取った水はというと…。

図だけでも若干の違いがわかりますね。

水素原子と酸素原子の距離は1.083Åで、「ふつうの」水分子のものより長くなっています。角度はそれほど変わってはいない模様。

ちなみにこれがSOMO。きのこの山。

振動解析?聞くな。

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H4O分子を無理くり構造最適化しました。

今ではクラシックなB3LYP/6-31G(d)で。

初期構造。

(構造最適化の途中は省略)

最終的にはこうなりました。

 

 

画像の右にある2つの水素原子の距離は0.745 Åで、これはH2分子の2水素原子間の距離とほぼ同じ値です。

つまり、1つのH2O分子と1つのH2分子が最適化構造、と。

まあ、こうなりますよね。

 

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何の変哲も無いH3O+イオンの構造最適化です。

現在ではクラシックなB3LYP/6-31G(d)で。

 

よくあるH3O+です。

 

 

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現在ではクラシックなB3LYP/6-31G(d)で。

 

 

はい、水分子です。

酸素原子-水素原子の距離は0.969 Å (実測値は0.958 Å)。

水素原子-酸素原子-水素原子の結合角は103.64º (実測値は104.45º)。

単分子での計算ですので、数値のズレがあっても仕方ありません。

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うん、やっぱりこうなるよね。

 

これがH6Oの軌道図だ。想像図ではない。

 

【おことわり】本記事の内容(画像を含む)、リンク先の動画、また私の名前及び私に関連する商標などの商用利用はおやめください。また、私にはH6Oを含む物質の商用利用に一切の関わりはありません。

 

ちょっと前にGAMESSでH6O分子の構造最適化を試みたのですが、GAMESSにconvergeせんぞと怒られてしまいました

ログファルを見て、パラメータをいじればなんとかなるかもと思ったので、リトライ。

160310_7

入力ファイルに、MAXIT=100 を追加し、NSTEPを200から2000に変更。

DFT, B3LYP/6-31G(d)。

初期構造がこれ。変更なしです。三角柱。

160310_4

【悲報】みなさまご想像通りの結果に

 

構造最適化開始後、早速水素原子4個が酸素原子から離れ、

160310_5

最終的にこんなふうになりました。

160310_6

はい。

水分子ひとつと水素分子ふたつ。やっぱりこうなりますよね。

 

ちなみに、水素分子の単結合は、私が追加しました。原子間距離は0.745Å。実測値とほぼ同じです。

構造最適化がなされていく動画、あります。

 

念のため言いますが、「水素分子を放出する」図や動画として商いに使っちゃダメですからね。

使っている企業を見かけた方、私のtwitterアカウント宛にご連絡いただければ幸いです。

 

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