[일반화학실험]계산 화학 실습

소개

본 실험은 Hartree-Fock 방법을 이용하는 GAMESS(General Atomic and Molecular Electronic Structure System)프로그램과 Avogadro프로그램, Chemworks프로그램, 계산결과를 그림으로 나타내어 주는 MacMolPit 프로그램을 사용하여 , H2O, H2S 한 분자의 구조를 최적화 시켜보고, 두 분자가 존재할 때에는 어떻게 되는지 살펴본다. 또한, 참고로 n-butane의 trans 및 cis 형, 메탄의 see-saw형 및 pyramid형에 대한 결합길이도 알아본 실험레포트입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 실험 이론 및 원리
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 토의 사항
6. 참고 자료
7. 참고 문헌

본문내용

1. 실험 목적
1.1. 계산화학 실습에서는 계산화학이란 무엇이며, 어떠한 과정을 거쳐 진행되는지에 대한 이해를목표로 한다. 계산화학은 컴퓨터의 계산 능력을 빌려 복잡한 (실제에 가까운) 계를 기술하고자하는 화학 분야를 말하는데 여러 분야로 나뉜다. 그 중 가장 큰 수요가 있는 분야는 분자 동력학(molecular dynamics) 분야와 양자화학(quantum chemistry)이다. 분자 동력학에서는 주로 뉴턴 역학을 기반으로 하여 얻어진 운동방정식의 해를 얻어내는데, 궤적으로부터 단백질 등의 큰계가 움직이는 양상이나 열역학 정보 등을 구한다. 양자화학 분야에서는 안정한 분자나 반응 중간체, 전이 상태 등의 구조를 알아내거나, 계산을 통해 얻어진 파동함수(wave function)로부터 여러 정보를 알아낸다. 여기에서는 “양자화학 분야”를 중심으로 실습하게 될 것이다.
1.2. 본 실험은 Hartree-Fock 방법을 이용하는 GAMESS(General Atomic and Molecular Electronic Structure System)프로그램과 Avogadro프로그램, Chemworks프로그램, 계산결과를 그림으로 나타내어 주는 MacMolPit 프로그램을 사용하여 , 한 분자의 구조를 최적화 시켜보고, 두 분자가 존재할 때에는 어떻게 되는지 살펴본다. 또한, 참고로 n-butane의 trans 및 cis 형, 메탄()의 see-saw형 및 pyramid형에 대한 결합길이도 알아보았다.

2. 실험 이론 및 원리
2.1. 실험 배경
우리 주위의 세계는 분자의 세계이다. 나무는 계절을 따라 꽃을 피우고 열매를 맺는다. 지구 상 어디에서나 식물은 동일한 엽록소(葉綠素, chlorophyll)를 사용해서 광합성(光合成, photosynthesis)을 하지만 날씨가 쌀쌀해지면 나뭇잎은 제각기 다른 아름다운 색깔을 나타낸다. 엽록소도 단풍의 색소도 모두 원자들이 화학결합을 이루어 만들어낸 화합물이고 각각 특정한 구조에 따라 제 각기 특별한 기능을 나타낸다.

참고자료

· Principles of Modern Chemistry, 6th Ed. (Oxtoby 외), Ch 4. Introduction to Quantum Mechanics, Ch 6. Quantum Mechanics and Molecular Structure
· 생명의 화학, 삶의 화학 (김희준 외), 4장. 원자의 전자 구조, 6장. 화학결합과 분자 구조
· 핵심물리화학, p.341, p.386
· 응용물리화학, p.237
· 생명과학대사전, 강영희, 아카데미서적, 2008.2.5.