计算化学公社

标题: 如何精确计算分子结构中不同p轨道之间的夹角 [打印本页]

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Author: 穷哥们浚子 时间: 前天 15:50
标题: 如何精确计算分子结构中不同p轨道之间的夹角
本帖最后由穷哥们浚子于 2025-8-20 15:52 编辑

大家好，我希望计算这个扭曲苯酚分子中的组成共轭pi轨道的六个p轨道之间的夹角。
我阅读过sob老师关于轨道成份的分析（http://sobereva.com/131），对基函数、原子轨道和分子轨道有一定的了解。
我尝试使用pop=full获取更多的轨道信息，在Molecular Orbital Coefficients部分获取相应分子轨道中p轨道的系数，并希望利用这些系数计算p轨道的几何关系。
但一个碳原子有四个p_z轨道，我不确定应该选哪个。我也不确定这个方法是否可行。
请各位老师指导，谢谢大家！

作者
Author: zjxitcc 时间: 前天 16:11
本帖最后由 zjxitcc 于 2025-8-20 16:13 编辑

没有这回事，您已被某些落后教科书荼毒。“一个碳原子有四个p_z轨道”也是不知所云。若未经过几年的量子化学系统性训练，最好是在Multiwfn手册上给的例子里挑一种波函数分析方式，或者请Sob老师推荐一种，而非自己“想一种”。

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Author: 穷哥们浚子 时间: 前天 16:32

zjxitcc 发表于 2025-8-20 16:11
没有这回事，您已被某些落后教科书荼毒。“一个碳原子有四个p_z轨道”也是不知所云。若未经过几年的量子化 ...

感谢您的回复。
我确实不知道这个方法是否可行，也没有检索出合适的方法，在此请大家指导一下我。
我没有表述清楚“碳原子有四个p_z轨道”。我的实际意思是，Gaussian的输出文件的Molecular Orbital Coefficients部分每个碳原子都有四个p_z轨道，如下图所示。

作者
Author: 穷哥们浚子 时间: 前天 17:07
此外，我还是试图通过NAO获得p轨道，再利用Multiwfn获得这些p轨道的质心（使用Multiwfn考察轨道间重叠程度和质心距离，http://sobereva.com/371），进而计算得到几何信息。
但碳原子的p轨道高度对称，p轨道的质心与碳原子的质心高度重合。因此，这种方法也无法算出p轨道的夹角。

作者
Author: 乐平 时间: 前天 17:26
首先，你说的 “希望计算这个扭曲苯酚分子中的组成共轭pi轨道的六个p轨道之间的夹角” 目的是为了解决什么问题？

作者
Author: 穷哥们浚子 时间: 前天 23:11

乐平发表于 2025-8-20 17:26
首先，你说的 “希望计算这个扭曲苯酚分子中的组成共轭pi轨道的六个p轨道之间的夹角” 目的是为了解决什么 ...

扭曲的苯酚分子是我研究内容的简化版，我希望通过六个p轨道之间的夹角（几何关系）来阐述这个苯酚分子的扭曲模式和轨道重叠情况。
我知道有其他方法也可以展示分子扭曲和轨道重叠，但就我的研究内容而言，p轨道的夹角更为清晰直接。更让我无法拒绝的是，这是导师和审稿人的要求。

作者
Author: 乐平 时间: 前天 23:46

穷哥们浚子发表于 2025-8-20 23:11
扭曲的苯酚分子是我研究内容的简化版，我希望通过六个p轨道之间的夹角（几何关系）来阐述这个苯酚分子的 ...

苯酚中苯环上的 p 轨道是构成的是大-π 键，相互之间是离域的。
如果你硬要用 NAO 分解到每个 C 原子上，估计也不好找到 p 轨道的轴心来计算各个 p 轨道之间夹角。

不妨换个思路：假设 p_z 轨道依旧还是垂直于“所谓的”平面上。但是由于苯环旁边有取代基，会导致苯环出现少许扭曲，那么可以通过苯环上三个相邻 C 原子构成平面。由于 C 原子的坐标是已知的，作用可以用三个相邻的 C 原子构成的平面对应的法向量求出来，用来近似作为 p_z 轨道的方向。
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这样轮着来一圈，就可以得到 6 个法向量。接下来就可以算这 6 个法向量中每两个之间的夹角，也就近似认为是 p_z 轨道之间的夹角。

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Author: sobereva 时间: yesterday 06:11

穷哥们浚子发表于 2025-8-20 23:11
扭曲的苯酚分子是我研究内容的简化版，我希望通过六个p轨道之间的夹角（几何关系）来阐述这个苯酚分子的 ...

我不知道你说的扭曲是怎么个扭曲法，本来苯酚就是平的，没有破坏平面的扭曲。而且六个C-C键键长也没差多少，没什么明显的扭曲，并且用于构建pi轨道的相邻的p轨道之间的重叠也没什么显著差别。当前讨论这个没任何意义

别盲目听信审稿人和导师的胡乱要求

作者
Author: 穷哥们浚子 时间: yesterday 12:51

乐平发表于 2025-8-20 23:46
苯酚中苯环上的 p 轨道是构成的是大-π 键，相互之间是离域的。
如果你硬要用 NAO 分解到每个 C 原子上 ...

我明白你的意思了，谢谢你

作者
Author: 穷哥们浚子 时间: yesterday 12:54

sobereva 发表于 2025-8-21 06:11
我不知道你说的扭曲是怎么个扭曲法，本来苯酚就是平的，没有破坏平面的扭曲。而且六个C-C键键长也没差多 ...

仅就苯酚而言，确实没有讨论的实际价值。我是以苯酚为例向大家请教p轨道（或者其他原子轨道）的研究方法。

作者
Author: sobereva 时间: 6 hour ago

穷哥们浚子发表于 2025-8-21 12:54
仅就苯酚而言，确实没有讨论的实际价值。我是以苯酚为例向大家请教p轨道（或者其他原子轨道）的研究方法 ...

拿有实际意义的体系说事。否则都没法判断你真正需要以什么方式研究问题，以及你提出的研究方式是否有任何意义

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