找到原子的坐标(ADF实际上把AMSinput中输入的分子进行了转动、平移,得到偏向对称化的坐标):
FRAGMENTS ========= Atoms in this Fragment Cart. coord.s (Angstrom) ------------------------------------------------------- 1 O 1 O 0.0000 0.0000 -0.2431 2 H 2 H 0.0000 0.7838 -0.7973 3 H 3 H 0.0000 -0.7838 -0.7973
找到每个原子的偶极矩,即下面的dip-x、dip-y、dip-z三列;单极电荷是其中的charge列:
Atomic electronic multipole moments from SCF equations (a.u.)
atom charge dip-x dip-y dip-z quad-xx quad-xy quad-xz quad-yy quad-yz quad-zz -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 O -0.180319 0.000000 0.000000 -0.418443 -0.987367 0.000000 -0.000000 0.963644 0.000000 0.023722 2 H 0.090160 -0.000000 0.092555 -0.030222 -0.170094 0.000000 0.000000 0.160764 -0.076767 0.009330 3 H 0.090160 -0.000000 -0.092555 -0.030222 -0.170094 0.000000 -0.000000 0.160764 0.076767 0.009330
计算过程可以考虑使用Excel表格的计算功能。
计算所有原子的偶极矩叠加,原子dip总和:
dip-x= 0.000000-0.000000-0.000000= 0.0 dip-y= 0.000000+0.092555-0.092555= 0.0 dip-z=-0.418443-0.030222-0.030222=-0.478887
dip总和(矢量,单位为原子单位a.u.):
(0.0, 0.0, -0.478887)
这是原子偶极总和对整个分子偶极矩的贡献。
计算原子的单极电荷对整个分子偶极矩的贡献,也就是原子的单极电荷乘以各自坐标:
O:-0.180319*(0.0000, 0.0000,-0.2431)=0.0, 0.0, 0.0438355 H: 0.090160*(0.0000, 0.7838,-0.7973)=0.0, 0.0706674,-0.0718846 H: 0.090160*(0.0000,-0.7838,-0.7973)=0.0,-0.0706674,-0.0718846
所有原子的单极电荷对整个分子偶极矩的贡献加和起来(矢量,但长度单位为埃,乘以1.8897269之后成为原子单位a.u.):
1.8897269*(0.0+0.0+0.0, 0.0+0.0706674-0.0706674, 0.0438355-0.0718846-0.0718846) =1.8897269*(0.0, 0.0, -0.0999337) =(0.0, 0.0, -0.1888474)
同时可以得到正电中心坐标和负电中心坐标(这里用不上,但计算诱导力的时候会用到):
也就是分别将正、负电荷量作为权重,对坐标进行平均,例如对本例:
负电中心:
(0.0000, 0.0000,-0.2431);
正电中心:
0.090160*(0.0000, 0.7838,-0.7973)/(0.090160+0.090160)+0.090160*(0.0000,-0.7838,-0.7973)/(0.090160+0.090160) =(0.0000, 0.0000,-7973)
正电中心坐标和负电中心坐标,二者的均值为电偶极子的中心。
分子的偶极矩=dip总和+单极电荷对整个分子偶极矩的贡献:
(0.0, 0.0, -0.478887)+(0.0, 0.0, -0.1888474)=(0.0, 0.0, -0.6677344)
模为:0.6677344 a.u.
单位换算为Debye:0.6677344 a.u.=0.6677344*2.542=1.6973808 Debye