계산화학 term project 보고서 (VSEPR)

소개글

계산화학 term project 보고서 (VSEPR)
hyperchem을 이용하였으며 각각의 결과를 표로 정리할 뿐 아니라 스냅샷을 찍어 첨부하였음
A+을 받았음

목차

I. 서론
II. 이론적 배경
1) VSEPR 이론이란?
2) What is Hyperchem?
III. Process of using Hyperchem (summary of the Manual)
IV. 실험 결과
V. 결론

본문내용

II. 이론적 배경
1) VSEPR 이론이란?
VSEPR(Valence Shell Electron-Pair Repulsion) 이론은 전자쌍 반발로 생기는 퍼텐셜에너지가 최소가 되는 분자의 기하학적 모형을 간단히 예측할 수 있게 하는 이론이다. 원자가 껍질 전자쌍 반발 이론이라고도 불리며, 원자의 원자가 껍질에 있는 전자쌍은 서로 반발한다는 기본적인 생각에서 출발하게 된다. 이때 고립 전자쌍 및 다른 원자와 공유된 결합 전자쌍이 모두 포함되게 된다. 전자쌍은 그들 간의 반발을 최소화하기 위해 가능한 멀리 떨어지려고 한다. 원자의 상대적 위치에 따라 결정되는 분자구조는 전자쌍의 상대적인 위치에 의해서 결정되게 된다. 이때 반발을 최소화 하는 배열은 전자쌍의 수에 따라 저절로 정해지게 된다. 이때 어떤 기하학적 구조를 이루는지 알기 위해서 다음과 같이 정의되는 중심 원자의 입체수 SN(Steric Number)를 결정해야 한다.
SN = 중심 원자에 결합되어 있는 원자 수 + 중심 원자의 고립 전자쌍 수
이 SN을 통하여 기하학적 구조를 결정할 수 있다. SN=2일 때 분자는 직선형의 구조를 가
지게 되고, SN=3일 때에는 평면 삼각형 또는 굽은 형의 구조를 가지게 된다. SN=4일 때는
정사면체구조, 삼각피라미드, 굽은 형의 구조를 가질 수 있다. SN=5일 때에는 삼각쌍 뿔, 시
소, T형, 직선형의 구조를 가지게 된다. 마지막으로 SN=6일 때에는 정팔면체, 사각 피라미
드, 평면사각형, 직선형 등의 구조를 가지게 된다. 이번 실험을 통해 이 모형들을 모두 재현
해 보고 그 안정성에 대해서 알아볼 것 이다.
2) What is Hyperchem?
HyperChem은 화학을 공부하고 연구하는데에 사용되는 Microsoft Windows용 컴퓨터 소프트웨어이다. HyperChem은 기능이 뛰어나고, 유연하며, 사용하기 쉬운 분자 모델링 프로그램으로 알려져 있다. HyperChem은 32비트 코드로 Windows95 혹은 Windows NT에서 돌아가는 프로그램이며, 3차원 시각화 기능과 애니메이션, 각종 화학 계산, 분자 역학, 편리한 그리기 방법과 데이터베이스 기능 등등을 지원한다.
즉 HyperChem은 기초적으로 분자 모델링을 위한 소프트웨어이다. 대개 가장 단순하게 HyperChem을 사용할 때에는 분자 구조에 관한 간단한 시뮬레이션과 계산, 그리고 분자 구조를 멋있게 그려서 보여주는 용도로 사용된다.
HyperChem은 쉽게 다른 프로그램과 연계하여 쓸 수 있는데, 여러 가지 다른 평범한 프로그램들에서부터, 사용자가 직접 작성한 프로그램에 까지 연결할 수 있다. 포함된 CDK(Chemist`s Developer Kit)를 이용하면, HyperChem 인터페이스를 임의의 C, C++, Fortran, Visual Basic 프로그램으로 연결할 수도 있다
[HyperChem의 기능 정리]
1) 분자 구조를 그리는 방법이 간단하다.
- 금속 화합물, 펩타이드 및 핵산 사슬 편리하게 그리는 기능
- 외부 체계에 대해 연결, 인터페이스가 구축되어 있다. (Brookhaven PDB, MOPAC Z-matrix, MDL Mol & Sketch file)
- 분자 구조를 시각적으로 표시할 때에 다양한 렌더링 방법 제공
- 3차원적으로 회전, 이동, 확대, 축소하기 쉬움
- 입체 화학에 용이
2) 계산과 화학
- 통합된 분자 역학과 반 실험적 양자 역학 계산
- ab initio 함수
- 9가지 반 실험적 방법 지원 (Extended Huckel, CNDO, INDO, MINDO3, MNDO, AM1, PM3, ZINDO/1, ZINDO/S)
- 4가지 역장 매개변수 사용 (MM+, AMBER, OPLS, BIO+)
- single point calculation
- 기하학적 형태 최적화
- 분자 동력학
- IR 스펙트럼 및 Virbration mode의 애니메이션
- ZINDO/S로 UV 스펙트럼 계산
- 궤도 에너지 레벨과 Contour plot
3) 다른 윈도우 프로그램과의 연결
- MDL ISIS Sketch구조를 HyperChem으로 잘라붙이기 가능
- 프리젠테이션을 위해 이미지 복사 가능
- 스프레드쉬트의 매크로 이용 가능
- Hypercube사의 Chemplus 통합가능
- ChemDraw 파일 사용 가능

참고 자료

Oxtoby. [현대일반화학1], Fifth Edition. 자유아카데미, p 98~103.