Boltzmann分布计算分子不同构象比例(3)
发布时间:2021-06-06
发布时间:2021-06-06
Boltzman 分布计算构象比例
需要说明的是,前面所谓的构象的能量是指自由能。所以,必须先优化到相应构象结构,计算电子能量,再做振动分析,把热力学校正能加上去得到自由能。在什么温度下计算分布比例,就应当在什么温度下计算热力学校正能。另外,若想根据Boltzmann公式定量精确地计算各个构象的比例必须把自由能算得很准,推荐用热力学组合方法来算,如Gn系列、CBS系列等方法。
假设体系只有相对能量为0, 0.17, 0.37, 0.66, 0.75 kcal/mol这五种构象,按照前文的方法计算,看看从低温到高温过程中它们所占比例的变化:
从图上看,温度很低时,分子基本都处于能量最低的构象,在0K时100%处于这种构象。由于几种构象能量差异并不大,在室温级别下其它构象所占比例就已经不可忽视了。当温度无穷高,能量差异已经显不出来了,各种构象所占比例就相等了。不过实际上这图并没有什么物理意义,首先,在计算时忽视了不同温度下各构象自由能的变化;其次,当温度较高时,不同构象之间的界限已经很含糊了,较高的动能可以让分子构象随意变换而几乎无视构象间势垒的存在,因此讨论哪个构象占比例多少已经没有太大意义;而温度极高时,分子就彻底解离了。
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