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[물리화학실험A+]Computational chemistry(계산화학) 결과보고서2025.01.171. Butane의 conformation 이번 실험은 Avogadro라는 양자역학 계산프로그램을 사용하여 butane의 최적화된 구조를 구하고 butane의 conformation에 따른 다양한 분자 모형을 생성하고 에너지 및 안정성을 비교해 볼 수 있는 실험이다. Butane의 conformation은 이면각이 0°에서 Fully eclipsed 형태, 이면각이 60°에서 staggered의 gauche 형태, 이면각이 120°에서 eclipsed 형태, 이면각이 180°에서 staggered의 anti 형태를 가질 수 있다. ...2025.01.17
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A+ 물리화학실험-계산화학 실습 (Gaussian View) 실험 보고서2025.01.071. 계산화학 계산화학은 화학 전체를 크게 나누는 분류 중 하나인 물리화학 분야에 속하는 이론 물리화학의 한 부분이다. 이론 모형을 기반으로 개발된 컴퓨터 프로그램을 연구대상인 분자에 적용하여 모사실험을 수행한 후, 그 결과를 분석하는 것이 계산화학 분야 연구의 주요 내용이다. 계산화학은 실제 실험에서의 제한 조건에서 자유롭기 때문에, 일반 조건에서 안정하게 존재하는 분자들뿐만 아니라 불안정한 중간체나 전이 상태까지도 다룰 수 있다. 또한 실험으로는 얻기 어려운 분자의 내부 구조에 대한 정보를 얻을 수 있으며, 이를 바탕으로 미지 ...2025.01.07
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계산화학2025.01.171. 동핵 이원자 분자 이번 실험에서는 H2, He2, N2, F2 동핵 이원자 분자의 분자 에너지와 단일 원자 에너지, 결합 길이를 구해 결합에너지를 알아보면서 구조의 최적화를 알아보고, H2와 F2의 PES 그래프를 그려봄으로써 경향성을 파악해보고 분자 존재의 이유에 대해 분석해봤다. 2. 단일 원자 에너지 GAMESS를 통해 H, He, N, F의 단일 원자 에너지를 구했다. 3. 분자 에너지와 결합 길이 H2, He2, N2, F2의 분자 에너지와 결합 길이를 구했고, 이를 통해 결합에너지를 계산할 수 있었다. 4. 결합에너...2025.01.17
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계산화학개론2025.01.231. 양자화학 양자화학(Quantum Chemistry)은 Planck 가설, de Broglie의 물질파 이론, Heisenberg의 불확정성 원리에서 출발하여 Schrodinger 방정식을 풀어 그 해를 구하는 화학의 한 분야입니다. 입자의 에너지는 에너지 준위라고 하는 불연속적 값으로만 한정되어 양자화 되어있습니다. 2. Born-Oppenheimer 근사법 Born-Oppenheimer 근사법에서는 2원자 분자의 경우 핵간 거리를 정해 놓고, 해당 거리에서의 전자에 대한 Schrodinger 방정식을 계산합니다. 이를 통해 ...2025.01.23
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수소와 헬륨 분자의 결합 특성 분석2025.01.021. 수소 분자의 결합 특성 수소 분자(H2)의 결합 길이와 결합 에너지를 계산하였다. 결합 에너지는 342.2kJ/mol로 실제 수소 결합 에너지 436kJ/mol과 21%의 오차를 보였다. 결합 길이는 0.74Å으로 실제 값 0.74Å과 1.4%의 오차를 보였다. 이는 전자 간 상호작용을 선형적으로 근사한 한계로 인해 오차가 발생한 것으로 보인다. 2. 헬륨 분자의 결합 특성 헬륨 분자(He2)의 경우 결합 길이가 3.00Å으로 두 원자의 반지름 합인 0.74Å보다 크기 때문에 실제로 결합을 형성하지 않는 것으로 나타났다. 또한...2025.01.02
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화학실험(A+보고서) - 계산화학실습2025.05.111. H2 구조 최적화 수소 분자의 구조 최적화 결과를 분석하였다. ab initio 방법을 이용하여 수소 동핵이원자 분자의 구조 최적화를 실시하였으며, 수소 분자의 에너지, 결합 에너지, 분자 오비탈 구조 등을 확인하였다. 수소 분자의 결합 길이와 결합 에너지는 이론값과 비교적 잘 일치하였다. 2. He2 구조 최적화 헬륨 분자(He2)의 구조 최적화 결과를 분석하였다. ab initio 방법을 이용하여 헬륨 동핵이원자 분자의 구조 최적화를 실시하였으며, 헬륨 분자의 에너지, 결합 에너지, 분자 오비탈 구조 등을 확인하였다. 모든...2025.05.11
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[물리화학실험] Gaussian을 이용한 양자화학 계산 예비보고서 A+2025.01.191. Computational chemistry 계산화학은 분자, 원자, 원자의 구성 입자의 운동과 상태를 나타내는 함수를 컴퓨터를 이용해 계산함으로써 화학 물질들의 이론적인 문제를 다루는 학문이다. 2. Gaussian software 1970년도 John Pople 연구팀이 계산화학(computational chemistry)을 위해 제조한 양자화학 계산 프로그램이다. 관심 대상 분자들에 의해 single point energy, optimized energy, frequency calculation 등을 계산할 수 있다. 이 ...2025.01.19
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Quantum Calculation2025.01.231. 계산화학 본 실험에서는 계산화학적 방법을 사용해 구조 최적화와 UV/vis absorption spectra를 분석했다. 계산화학은 직접 관찰하거나 계산하기 어려운 화학 영역을 컴퓨터를 활용해 분석하는 분야로, 주로 분자동력학과 양자계산으로 나뉜다. 양자계산은 슈뢰딩거 방정식을 풀어 정보를 얻는 방법이지만, 전자 수가 많아지면 해석적 해를 구하기 어려워 Born-Oppenheimer 근사를 통해 계산을 진행한다. 구조 최적화는 에너지의 gradient가 최소가 되는 global minimum을 찾는 과정이며, DFT는 전자 밀...2025.01.23
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계산화학실습 결과보고서2025.01.141. H2와 He2 분자의 결합 길이 및 결합 에너지 계산 계산 결과 H2 분자의 결합 에너지는 이론값과 약 22% 오차가 있었으며, 결합 길이는 실제값과 약 1.3% 오차로 잘 일치했습니다. 반면 He2 분자는 결합을 형성하지 않는 것으로 나타났습니다. 이는 Hartree-Fock 방법의 한계인 전자 상관 효과를 고려하지 않는 점과 관련이 있습니다. 2. H2와 He2 분자의 퍼텐셜 에너지 곡면(PES) 분석 H2 분자의 PES에서는 결합 길이 증가에 따라 퍼텐셜 에너지가 감소하다가 최소값을 가지는 퍼텐셜 우물이 관찰되었습니다. ...2025.01.14
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계산화학 실습2025.05.111. 계산화학 화학실험을 통해 화학에 대한 지식을 넓힐 수 있었지만, 실험이나 수학적 방법으로 알기 어려운 부분들이 존재한다. 화학자들은 컴퓨터를 사용하는 계산화학이라는 학문을 통하여 실제에 가까운 계에 대한 해결을 시도하게 되었다. 본 실험에서는 양자화학 방법론을 이용하여 N2, He2, O2의 최적화된 구조를 결정하고, 이때의 결합 길이와 결합 에너지를 알아보았다. 이후 결합 길이를 조정하여 이에 따른 결합 에너지 그래프인 퍼텐셜 에너지 곡면 그래프를 그려보았다. 2. 분자 오비탈 분자 오비탈에서 결합 차수 (bond order...2025.05.11
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