¿Cómo encontrar la carga molecular de los fragmentos mediante cálculos cuánticos?

Question

Supongamos que en un software como Avogadro, pongo las moléculas A y B a una distancia determinada y sé que van a participar en una reacción de transferencia de carga ( como la transferencia de esfera exterior de la teoría de Marcus ). Entonces ejecuto un paquete de cálculo como Gaussian o GAMESS.

Ahora quiero ver si alguna carga se ha movido de A a B. Un enfoque es medir sus cargas y ver si están parcialmente cargadas.

El problema es que no sé cómo encontrar esa carga parcial molecular en una parte seleccionada del sistema en dichos softwares (como si seleccionara una parte del sistema en la pantalla y viera su carga )

Un enfoque que encontré está en Avogadro: Ver>propiedades > propiedades de los átomos y encontrar la carga de cada átomo individual y luego sumar los átomos seleccionados, pero es muy muy lento en los sistemas más grandes. Estoy seguro de que debe haber un método más eficaz.

Answer 1

Su pregunta se reduce a "¿dónde están los electrones" en un sistema químico cuántico?

El problema, es si hay algún nivel de interacción entre los dos fragmentos, no sabes . La carga se deslocalizará en todo el complejo A+B.

Pongámoslo de otra manera Digamos que tienes un grupo de átomos y haces un cálculo y la carga total de la molécula es de +1. ¿Dónde está la carga positiva extra?

Bueno, puedes hacer algunas conjeturas, pero probablemente esté deslocalizado en múltiples átomos. Lo mismo ocurre con las interacciones intermoleculares, pero en menor grado.

Hay dos enfoques:

• DFT restringida: Este es un método en el que se fuerza la carga de un fragmento en particular para que sea la que usted desea. A continuación, puedes comparar esta carga semilocalizada con el cálculo distribuido (sin restricciones) y comparar.
• Fragmento MO: Puede diagonalizar la función de onda en múltiples fragmentos que usted defina.

No utilizo mucho GAMESS, pero una búsqueda rápida implica que FMO es compatible con GAMESS.

Answer 2

La forma de hacer obtener la carga de un fragmento en una molécula es tranquila similar a ¿Cómo calcular el volumen molecular a partir de la función de onda? .

La forma de obtener la función de onda de GAMESS es con la palabra clave AIMPAC. Mira la página 2-18 de el manual de GAMESS

Como sólo volver a publicar la respuesta dada por allí y sólo la edición de las palabras correctas a este post:

La forma de determinar la carga de un fragmento de una molécula es haciendo un cálculo cuántico para obtener la función de onda y, después, integrarla.

Puedes obtener la carga de tu fragmento deseado en la molécula siguiendo estos pasos:

1. Haz un cálculo cuántico con el método del deseo y una muy buena función de onda.
2. En el archivo de entrada, tienes que especificar al software de tu preferencia que imprima el archivo de función de onda (en gaussian, puedes hacerlo con output=wfn, más direcciones: Instrucciones para imprimir la función de onda de la gaussiana ).
3. Una vez realizado el cálculo cuántico, hay que integrar la función de onda con un software especializado (ver en los enlaces externos de Software QTAIM ).
4. Después de integrar la función de onda, se obtienen los valores integrados de varias propiedades, una de ellas es la carga atómica de cada átomo. (Véase la página 16 de La teoría cuántica de los átomos en las moléculas ).
5. Por último, suma todas las cargas atómicas del fragmento que quieras conocer.