(A+)일반화학실험I 계산화학 결과 보고서

목차

I. 실험 목적

II. 이론적 배경
A. 계산 화학 (Computational Chemistry)
B. 양자화학(Quantum Chemistry)

III. 실험 준비물 및 과정
A. 실험 준비물
B. 실험 과정

IV. 실험 결과
A. 실험 1 : H-X-H 결합각에 대한 조사
B. 실험 2 : CH 의 회전장벽에너지 확인
C. 실험 3 : 탄소 결합에서의 회전장벽에너지 확인
D. 실험 4 : 서로 다른 결합의 시각화
E. 물 분자가 벤젠고리를 통과할 수 있는가?

V. 토의 및 결론
A. 실험 1 : H-X-H 결합각에 대한 조사
B. 실험 2 : CH 의 회전장벽에너지 확인
C. 실험 3 : 탄소 결합에서의 회전장벽에너지 확인
D. 실험 4 : 서로 다른 결합의 시각화
E. 실험 5 : 물 분자가 벤젠고리를 통과할 수 있는가?
F. 기타 논의

VI. 참고 문헌

본문내용

계산 화학은 컴퓨터의 계산 능력을 이용하여 복잡한 시스템을 기술하려고 시도하는 분 야를 말하며 여러 세부 분야로 나뉜다. 그 중에서도 수요가 가장 많은 분야는 분자역학과 양자화학이다. 분자 역학은 주로 뉴턴 역학에 기초한 운동 방정식의 해답을 얻고, 궤도로부터 단백질과 같은 큰 시스템의 이동 패턴과 열역학적 정보를 얻는다. 또한, 양자화학은 주어진 분자에 대한 MO를 얻는 것을 목표로 한다. 만약 우리가 MO를 계산할 수 있다면, 우리는 분자의 에너지, 전자 밀도, 정전기 전위, 전이 상태, 진동수 등을 포함한 많은 것들을 얻을 수 있 다. 계산 화학에는 크게 네 가지의 주요한 방법이 있다. 수소 원자를 제외한 원자가 100개 미만이면 Ab initio 방법 (제 1원리법), 300 미만이면 Density functional 방법, 500 미만이 면 Semi-empirical 방법, 1000개 미만이면 Molecular mechanics 방법이 있다. 최소 근사치를 적용하여 컴퓨터를 이용한 슈뢰딩거 방정식의 수치 계산이 가능할 때, 에 너지 및 재료 특성을 예측할 수 있는데, 이를 제 1원리법이라고 한다. Ab initio방법은 빛 의 속도, 전자와 핵의 질량과 전하, 플랑크 상수 등을 제외하고는 어떠한 실험 데이터도 사용하지 않는다. 이 제 1원리법은 Hartree-Fock 이론과 Hartree 이후의 이론에 대한 용 어로 사용된다. Ab initio 방법은 고품질의 양적 정보를 많이 제공하지만, 너무 많은 시간 이 소요되고 , 큰 분자를 위해서는 클러스터나 슈퍼컴퓨터가 필요하다. 특히 오래된 문헌에서는 Hartree-Fock 방법을 자체 일관성 장 방법(SCF method)라고도 한다. 슈뢰딩거 방정식의 근사 해법으로 현재 Hartree 방정식을 도출하면서, Hartree 방 정식은 전하 분포로부터 계산된 최종장이 가정된 초기장과 ‘자체 일치’할 것을 요구하였 다. 따라서, 자기 이로간성이 해결책의 요구사항이었다.

참고 자료

옥스토비 일반화학 7판
맥쿼리 양자화학 2판