เคมีคอมพิ์วเตอร Computational Chemistrychem.flas.kps.ku.ac.th/01403443/978-616-278-385-2.pdf · เคมีคอมพิวเตอร์ Computational

เคมคอมพวเตอร Computational Chemistry

ผศ.ดร.บญเดช เบกฟา

ภาควชาเคม คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร

มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

เคมคอมพวเตอร Computational Chemistry

ขอมลทางบรรณานกรมของสานกหอสมดแหงชาต บญเดช เบกฟา. เคมคอมพวเตอร.-- กรงเทพฯ : สานกสงเสรมและฝกอบรม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร, 2560. 79 หนา. 1. เคม--คณตศาสตร. 2. เคม--แบบจาลองทางคอมพวเตอร. I. ชอเรอง. 540.285 ISBN 978-616-278-385-2 

ชอหนงสอ เคมคอมพวเตอร จดทาโดย ผศ.ดร. บญเดช เบกฟา

ภาควชาเคม คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

ราคา 150 บาท พมพท สานกสงเสรมและฝกอบรม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร บางเขน

เลขท 50 ถนนงามวงศวาน เขตจตจกร กรงเทพฯ 10900

คานา

เคมคอมพวเตอร หรอ เคมเชงคอมพวเตอร เปนการใชคอมพวเตอรคานวณโครงสราง และปฏกรยาทางเคม ในปจจบนเคมคอมพวเตอร ถกนามาใชอยางกวางขวางทงทางการเรยนการสอน และการวจย สาหรบการเรยนการสอนนน การใชเคมคอมพวเตอรทาใหเขาใจ โครงสรางและสมบตของสารเคม ทางดานการวจย เคมคอมพวเตอรสามารถนาไป คานวณกลไกปฏกรยา ซงประยกตใชกบอตสาหกรรมตาง ๆ ไดมากมาย อาท การพฒนาตวเรงปฏกรยาปโตรเคม การออกแบบโมเลกลยา ซงลวนแตเปนอตสาหกรรมทมความจาเปนตอการพฒนาประเทศ

หนงสอ เคมคอมพวเตอรเลมน เปนหนงสอ ประกอบการเรยนการสอน สาหรบนกศกษาทางดานวทยาศาสตร และวศวกรรมศาสตร รวมถง ผทสนใจ เพอเปนประโยชนตอการเรยนการสอน และการวจยทางดานวทยาศาสตร โดยมเนอหา ทฤษฎกลศาสตรควอนตมเคม ทฤษฎทางเคมคอมพวเตอร รวมถงการใชโปรแกรมทางเคมเชงคอมพวเตอรเพอคานวณงานทางวทยาศาสตร

ผเขยนขอขอบพระคณ ศ.ดร.จารส ลมตระกล อธการบดสถาบนวทยสรเมธ ทไดใหประสทธประสาทความรทางเคมคอมพวเตอร Prof. Masahiro Ehara, Institute for Molecular Science คณาจารยภาควชาเคมคณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร รวมถง รศ.ดร.จงรกษ แกวประสทธ คณาจารย รวมถงนสตปรญญาโท หลกสตร วท.ม.(เคม) ภาควชาเคม คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

ทายทสดน ขาพเจาหวงเปนอยางยงวา หนงสอเลมนจะชวยพฒนาการเรยนการสอน และงานวจยทางดานวทยาศาสตรตอไป หากมความเหนเพมเตม รวมทงขอเสนอแนะจากทานผร กรณาแนะนามายงขาพเจาจะเปนพระคณอยางยง

บญเดช เบกฟา กนยายน 2560

เคมคอมพวเตอร Computational Chemistry

ขอมลทางบรรณานกรมของสานกหอสมดแหงชาต บญเดช เบกฟา. เคมคอมพวเตอร.-- กรงเทพฯ : สานกสงเสรมและฝกอบรม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร, 2560. 79 หนา. 1. เคม--คณตศาสตร. 2. เคม--แบบจาลองทางคอมพวเตอร. I. ชอเรอง. 540.285 ISBN 978-616-278-385-2 

ชอหนงสอ เคมคอมพวเตอร จดทาโดย ผศ.ดร. บญเดช เบกฟา

ภาควชาเคม คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

ราคา 150 บาท พมพท สานกสงเสรมและฝกอบรม มหาวทยาลยเกษตรศาสตร บางเขน

เลขท 50 ถนนงามวงศวาน เขตจตจกร กรงเทพฯ 10900

คานา

เคมคอมพวเตอร หรอ เคมเชงคอมพวเตอร เปนการใชคอมพวเตอรคานวณโครงสราง และปฏกรยาทางเคม ในปจจบนเคมคอมพวเตอร ถกนามาใชอยางกวางขวางทงทางการเรยนการสอน และการวจย สาหรบการเรยนการสอนนน การใชเคมคอมพวเตอรทาใหเขาใจ โครงสรางและสมบตของสารเคม ทางดานการวจย เคมคอมพวเตอรสามารถนาไป คานวณกลไกปฏกรยา ซงประยกตใชกบอตสาหกรรมตาง ๆ ไดมากมาย อาท การพฒนาตวเรงปฏกรยาปโตรเคม การออกแบบโมเลกลยา ซงลวนแตเปนอตสาหกรรมทมความจาเปนตอการพฒนาประเทศ

หนงสอ เคมคอมพวเตอรเลมน เปนหนงสอ ประกอบการเรยนการสอน สาหรบนกศกษาทางดานวทยาศาสตร และวศวกรรมศาสตร รวมถง ผทสนใจ เพอเปนประโยชนตอการเรยนการสอน และการวจยทางดานวทยาศาสตร โดยมเนอหา ทฤษฎกลศาสตรควอนตมเคม ทฤษฎทางเคมคอมพวเตอร รวมถงการใชโปรแกรมทางเคมเชงคอมพวเตอรเพอคานวณงานทางวทยาศาสตร

ผเขยนขอขอบพระคณ ศ.ดร.จารส ลมตระกล อธการบดสถาบนวทยสรเมธ ทไดใหประสทธประสาทความรทางเคมคอมพวเตอร Prof. Masahiro Ehara, Institute for Molecular Science คณาจารยภาควชาเคมคณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร รวมถง รศ.ดร.จงรกษ แกวประสทธ คณาจารย รวมถงนสตปรญญาโท หลกสตร วท.ม.(เคม) ภาควชาเคม คณะศลปศาสตรและวทยาศาสตร มหาวทยาลยเกษตรศาสตร วทยาเขตกาแพงแสน

ทายทสดน ขาพเจาหวงเปนอยางยงวา หนงสอเลมนจะชวยพฒนาการเรยนการสอน และงานวจยทางดานวทยาศาสตรตอไป หากมความเหนเพมเตม รวมทงขอเสนอแนะจากทานผร กรณาแนะนามายงขาพเจาจะเปนพระคณอยางยง

บญเดช เบกฟา กนยายน 2560

สารบญ

บทท หนา

1 เคมคอมพวเตอร – บทนา 1

2 การคานวณพลงงาน และโครงสรางโมเลกล 9

3 การคานวณการสนของโมเลกล 21

4 Basis Set 29

5 การคานวณ Semi-Empirical, Electron Correlation, Post SCF Methods และ Density Functional Theory

36

6 การคานวณ High Accuracy Energy Models 49

7 การศกษาปฏกรยาดวยเคมเชงคอมพวเตอร 57

ภาคผนวก 63

บรรณานกรม 76

สารบญภาพ

ภาพท หนา

1.1 โมเลกลฮโมโกลบนทคานวณดวยเคมเชงคอมพวเตอร 3

1.2 แสดงการคานวณโมเลกลขนาดใหญถกคานวณดวยMolecular Mechanics

5

1.3 การคานวณปฏกรยาทางเคมในตวเรงปฏกรยาซโอไลตดวยQuantum Mechanics

6

1.4 การคานวณโมเลกล Carbon Nanotube ดวย DFT 7

2.1 ออรบทลของโมเลกลฟอรมาลดไฮด (a) HighestOccupied Molecular Orbital (HOMO) และ (b) Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO)

15

3.1 ตวอยางทศทางการสนของ Formaldehyde ท ความถ2028 cm-1

23

5.1 โครงสรางของ Tetraphenylporphin (TPP) 38

สารบญ

บทท หนา

1 เคมคอมพวเตอร – บทนา 1

2 การคานวณพลงงาน และโครงสรางโมเลกล 9

3 การคานวณการสนของโมเลกล 21

4 Basis Set 29

5 การคานวณ Semi-Empirical, Electron Correlation, Post SCF Methods และ Density Functional Theory

36

6 การคานวณ High Accuracy Energy Models 49

7 การศกษาปฏกรยาดวยเคมเชงคอมพวเตอร 57

ภาคผนวก 63

บรรณานกรม

76

สารบญภาพ

ภาพท หนา

1.1 โมเลกลฮโมโกลบนทคานวณดวยเคมเชงคอมพวเตอร 3

1.2 แสดงการคานวณโมเลกลขนาดใหญถกคานวณดวย Molecular Mechanics

5

1.3 การคานวณปฏกรยาทางเคมในตวเรงปฏกรยาซโอไลตดวย Quantum Mechanics

6

1.4 การคานวณโมเลกล Carbon Nanotube ดวย DFT 7

2.1 ออรบทลของโมเลกลฟอรมาลดไฮด (a) Highest Occupied Molecular Orbital (HOMO) และ (b) Lowest Unoccupied Molecular Orbital (LUMO)

15

3.1 ตวอยางทศทางการสนของ Formaldehyde ท ความถ 2028 cm-1

23

5.1 โครงสรางของ Tetraphenylporphin (TPP) 38

1

แผนบรหารการสอนประจาบทท 1

หวขอเนอหาประจาบท

บทท 1 เคมคอมพวเตอร – บทนา

1.1 เคมคอมพวเตอร –การศกษาโครงสรางระดบโมเลกล 1.2 Molecular Mechanics 1.3 Electronic Structure Methods 1.4 Density Functional Theory

วตถประสงค

1. นสตมความเขาใจ เคมคอมพวเตอรและการนาไปใชเบองตน2. นสตสามารถเขาใจ เครองมอทจะนาไปใช ในการคานวณทาง

เคมคอมพวเตอร3. เขาใจหลกการทาง Molecular Mechanics และ Quantum

Mechanics

การวดและการประเมนผล

1. ประเมนความรนสตความเขาใจ ในเคมคอมพวเตอรและการนาไปใชเบองตน

2. ประเมนความเขาใจใน เครองมอ ตาง ๆ ทใชในการคานวณ3. สามารถเขาใจในหลกการคานวณทาง Molecular

Mechanics และ Quantum Mechanics ได

2

1.1 เคมคอมพวเตอร –การศกษาโครงสรางระดบโมเลกล

ในทางเคมแลวการเขาใจในโครงสรางระดบโมเลกล จะทาใหเขาใจการดาเนนไปของปฏกรยาหรอสามารถทานายสมบต และกลไกปฏกรยาทดาเนนไปไดการสรางแบบจาลองทางเคมขนมานน ชวยทาใหมองเหนภาพและเขาใจโครงสรางตาง ๆ ไดดขน การคานวณทางเคมคอมพวเตอร (Computational Chemistry) ตองมความเขาใจในโครงสรางโมเลกลเพอสรางแบบจาลองโมเลกล และใชการคานวณโดยอาศยหลกการทางคณตศาสตร และฟสกส เพอใหเขาใจในสมบตของโมเลกล และกลไกของปฏกรยานน ในปจจบนน การเรยนการสอน และงานวจยมากมาย มการนาเคมคอมพวเตอรประยกตใช เพออธบายกลไกปฏกรยาในระดบโมเลกล ซงงานทางเคมคอมพวเตอรนนจาเปนตองใช ความรหลาย ๆ สาขา เพอมาอธบายผลทไดจากการคานวณ เพอตอบปญหาทเกดขนในการทาการทดลองในหองปฏบตการ หรอใชวเคราะหกลไกของปฏกรยา ทงน เคมคอมพวเตอรสามารถนาไปประยกตใชกบอตสาหกรรมตาง ๆ ไดมากมาย อาท การพฒนาตวเรงปฏกรยาทางปโตรเคม การออกแบบโมเลกลทางยา

บทท 1 เคมคอมพวเตอร – บทนา

1  

แผนบรหารการสอนประจาบทท 1

หวขอเนอหาประจาบท

บทท 1 เคมคอมพวเตอร – บทนา

1.1 เคมคอมพวเตอร –การศกษาโครงสรางระดบโมเลกล 1.2 Molecular Mechanics 1.3 Electronic Structure Methods 1.4 Density Functional Theory

วตถประสงค

1. นสตมความเขาใจ เคมคอมพวเตอรและการนาไปใชเบองตน 2. นสตสามารถเขาใจ เครองมอทจะนาไปใช ในการคานวณทาง

เคมคอมพวเตอร 3. เขาใจหลกการทาง Molecular Mechanics และ Quantum

Mechanics

การวดและการประเมนผล

1. ประเมนความรนสตความเขาใจ ในเคมคอมพวเตอรและการนาไปใชเบองตน

2. ประเมนความเขาใจใน เครองมอ ตาง ๆ ทใชในการคานวณ 3. สามารถเขาใจในหลกการคานวณทาง Molecular

Mechanics และ Quantum Mechanics ได

2  

1.1 เคมคอมพวเตอร –การศกษาโครงสรางระดบโมเลกล

ในทางเคมแลวการเขาใจในโครงสรางระดบโมเลกล จะทาใหเขาใจการดาเนนไปของปฏกรยาหรอสามารถทานายสมบต และกลไกปฏกรยาทดาเนนไปได การสรางแบบจาลองทางเคมขนมานน ชวยทาใหมองเหนภาพและเขาใจโครงสรางตาง ๆ ไดดขน การคานวณทางเคมคอมพวเตอร (Computational Chemistry) ตองมความเขาใจในโครงสรางโมเลกลเพอสรางแบบจาลองโมเลกล และใชการคานวณโดยอาศยหลกการทางคณตศาสตร และฟสกส เพอใหเขาใจในสมบตของโมเลกล และกลไกของปฏกรยานน ในปจจบนน การเรยนการสอน และงานวจยมากมาย มการนาเคมคอมพวเตอรประยกตใช เพออธบายกลไกปฏกรยาในระดบโมเลกล ซงงานทางเคมคอมพวเตอรนนจาเปนตองใช ความรหลาย ๆ สาขา เพอมาอธบายผลทไดจากการคานวณ เพอตอบปญหาทเกดขนในการทาการทดลองในหองปฏบตการ หรอใชวเคราะหกลไกของปฏกรยา ทงน เคมคอมพวเตอรสามารถนาไปประยกตใชกบอตสาหกรรมตาง ๆ ไดมากมาย อาท การพฒนาตวเรงปฏกรยาทางปโตรเคม การออกแบบโมเลกลทางยา

บทท 1 เคมคอมพวเตอร – บทนา

3

ภาพท 1.1 โมเลกลฮโมโกลบนทคานวณดวยเคมคอมพวเตอร

การศกษาทางเคมคอมพวเตอร นนโดยหลกแลว แบงไดเปน 2 แนวทางคอ การคานวณดวย Molecular Mechanics และ Electronic Structure Theory โดยการคานวณนนจะใชอธบายสมบตตาง ๆ ดงตวอยาง

- ใชคานวณพลงงานและสมบตของโครงสรางโมเลกล (MolecularStructure)

- ใชคานวณหาโครงสรางทเสถยร (Optimized Geometry)- ใชคานวณความถของการสนของอนภาค (Vibrational Frequency)

ภายในโมเลกล

4

1.2 Molecular Mechanics

การคานวณดวย Molecular Mechanics (MM) นน ใชหลกการทางฟสกส(Classical Physics) ในการทานายโครงสรางและสมบตของโมเลกลระเบยบวธทางMolecular Mechanics มมากมาย ซงแตละวธนนจะมการพฒนา Force Field ขนมา

Force Field เปนเซตของสมการทอธบายถงพลงงานศกย (PotentialEnergy) ของโมเลกล โดยทพลงงานศกยสาหรบแตละอนภาคของอะตอม นนมคาการคานวณขนกบประจ ชนดของอะตอม และอะตอมลอมรอบ รวมไปถงพนธะทสรางรอบขางอะตอมนน ๆ โดยมตวแปร ซงคาคงท ในการคานวณแรงทเกดขน หรอForce Constant ซงคา Force Constant นจะถกปรบ เพอใหคาทคานวณได มคาใกลเคยงกบคาทไดจากการทดลอง ยกตวอยางเชน คาระยะทางพนธะ มมพนธะหรอพลงงาน

การคานวณดวย Molecular Mechanics นนใชทรพยากรไมมาก และมกใชกบระบบทมขนาดใหญ เชน โปรตน ทมจานวนอะตอมเปนพนอะตอมในโมเลกลอยางไรกตาม Molecular Mechanics กมขอจากดอยหลายอยาง เชน Force Field แตละแบบ ถกสรางมาใหเขากบระบบทสนใจศกษาเพยงบางระบบทนามาใชสรางForce Field นนไมสามารถนามาใชกบทก ๆ ระบบได และ Molecular Mechanics ยงไมสามารถใชอธบายสมบตทางเคม ของอะตอมทเกยวของกบอเลกตรอนElectronic Effects ตวอยางเชน การสรางและทาลายพนธะ (Bond Formationand Bond Breaking)

3  

ภาพท 1.1 โมเลกลฮโมโกลบนทคานวณดวยเคมคอมพวเตอร

การศกษาทางเคมคอมพวเตอร นนโดยหลกแลว แบงไดเปน 2 แนวทางคอ การคานวณดวย Molecular Mechanics และ Electronic Structure Theory โดยการคานวณนนจะใชอธบายสมบตตาง ๆ ดงตวอยาง

- ใชคานวณพลงงานและสมบตของโครงสรางโมเลกล (Molecular Structure)

- ใชคานวณหาโครงสรางทเสถยร (Optimized Geometry) - ใชคานวณความถของการสนของอนภาค (Vibrational Frequency)

ภายในโมเลกล

4  

1.2 Molecular Mechanics

การคานวณดวย Molecular Mechanics (MM) นน ใชหลกการทางฟสกส (Classical Physics) ในการทานายโครงสรางและสมบตของโมเลกลระเบยบวธทาง Molecular Mechanics มมากมาย ซงแตละวธนนจะมการพฒนา Force Field ขนมา

Force Field เปนเซตของสมการทอธบายถงพลงงานศกย (Potential Energy) ของโมเลกล โดยทพลงงานศกยสาหรบแตละอนภาคของอะตอม นนมคาการคานวณขนกบประจ ชนดของอะตอม และอะตอมลอมรอบ รวมไปถงพนธะทสรางรอบขางอะตอมนน ๆ โดยมตวแปร ซงคาคงท ในการคานวณแรงทเกดขน หรอ Force Constant ซงคา Force Constant นจะถกปรบ เพอใหคาทคานวณได มคาใกลเคยงกบคาทไดจากการทดลอง ยกตวอยางเชน คาระยะทางพนธะ มมพนธะ หรอพลงงาน

การคานวณดวย Molecular Mechanics นนใชทรพยากรไมมาก และมกใชกบระบบทมขนาดใหญ เชน โปรตน ทมจานวนอะตอมเปนพนอะตอมในโมเลกล อยางไรกตาม Molecular Mechanics กมขอจากดอยหลายอยาง เชน Force Field แตละแบบ ถกสรางมาใหเขากบระบบทสนใจศกษาเพยงบางระบบทนามาใชสราง Force Field นนไมสามารถนามาใชกบทก ๆ ระบบได และ Molecular Mechanics ยงไมสามารถใชอธบายสมบตทางเคม ของอะตอมทเกยวของกบอเลกตรอน Electronic Effects ตวอยางเชน การสรางและทาลายพนธะ (Bond Formation and Bond Breaking)

5  

ภาพท 1.2 การคานวณโมเลกลขนาดใหญคานวณดวย Molecular Mechanics

1.3 Electronic Structure Methods

ในการคานวณดวย Electronic Structure Methods นน อาศยหลกการทาง Quantum Mechanics (QM) ซงคานวณหาพลงงานและสมบตอน ๆ ของโมเลกลโดยการแกสมการชเรอดงเงอร (Schrödinger Equation)

�� � �� · · · (1.1)

ถงแมระบบทคานวณเปนโมเลกลขนาดเลก การคานวณแบบ exact Schrödinger’s Equation กยงไมสามารถคานวณได การคานวณสมบตตาง ๆ ของโมเลกล ใชวธประมาณ (Approximations) มาชวยในการแกปญหา เชน Born-oppenheimer Approximation, Linear Combination of Atomic Orbitals และ Hatree-Fock Approximation โดยการคานวณนนสามารถแบงไดเปน 2 ประเภทกวาง ๆ ดงน

6  

- Semi-empirical Methods

ตวอยางของการคานวณ Semi-empirical Method เชน AM1, PM3 มการใชคาตวแปร (Parameters) ทไดมาจากการทดลอง ในการคานวณจะแกสมการ Schrödinger Equation ตาม คาตวแปร ตาง ๆ ทกาหนด ซง วธคานวณแตละแบบนนจะใช คาตวแปรไมเทากนและทรพยากรทใชคานวณไมเทากนดวย ทงน Semi-empirical เหมาะกบระบบทมขนาดกลาง ระดบรอยถงพนอะตอม

- Ab initio Methods

การคานวณแบบ Ab initio นจะไมใชคาตวแปรจากการทดลองเหมอนวธ Semi-empirical แตในการคานวณจะอาศยหลกการทาง Quantum Mechanics แกสมการ Schrödinger Equation และใชคาคงททางฟสกสบางอยาง เชน ความเรวแสง, มวล, ประจ หรอ คา Planck’s Constant เปนตน ตวอยางการคานวณ Ab initio เชน HF, MP2 และ CCSD

การคานวณดวย Ab initio จะใหความถกตองของขอมลทสง อยางไรกตามการคานวณแบบนใชทรพยากรมาก สามารถคานวณไดเพยงแคระดบรอย หรอไมเกนรอยอะตอม

ภาพท 1.3 การคานวณปฏกรยาทางเคมในตวเรงปฏกรยาซโอไลตดวย Quantum

Mechanics

5

ภาพท 1.2 การคานวณโมเลกลขนาดใหญคานวณดวย Molecular Mechanics

1.3 Electronic Structure Methods

ในการคานวณดวย Electronic Structure Methods นน อาศยหลกการทางQuantum Mechanics (QM) ซงคานวณหาพลงงานและสมบตอน ๆ ของโมเลกลโดยการแกสมการชเรอดงเงอร (Schrödinger Equation)

�� � �� · · · (1.1)

ถงแมระบบทคานวณเปนโมเลกลขนาดเลก การคานวณแบบ exact Schrödinger’s Equation กยงไมสามารถคานวณได การคานวณสมบตตาง ๆ ของโมเลกล ใชวธประมาณ (Approximations) มาชวยในการแกปญหา เชน Born-oppenheimer Approximation, Linear Combination of Atomic Orbitals และHatree-Fock Approximation โดยการคานวณนนสามารถแบงไดเปน 2 ประเภทกวาง ๆ ดงน

6

- Semi-empirical Methods

ตวอยางของการคานวณ Semi-empirical Method เชน AM1, PM3 มการใชคาตวแปร (Parameters) ทไดมาจากการทดลอง ในการคานวณจะแกสมการ Schrödinger Equation ตาม คาตวแปร ตาง ๆ ทกาหนด ซง วธคานวณแตละแบบนนจะใช คาตวแปรไมเทากนและทรพยากรทใชคานวณไมเทากนดวย ทงน Semi-empirical เหมาะกบระบบทมขนาดกลาง ระดบรอยถงพนอะตอม

- Ab initio Methods

การคานวณแบบ Ab initio นจะไมใชคาตวแปรจากการทดลองเหมอนวธ Semi-empirical แตในการคานวณจะอาศยหลกการทาง Quantum Mechanics แกสมการ Schrödinger Equation และใชคาคงททางฟสกสบางอยาง เชน ความเรวแสง, มวล, ประจ หรอ คา Planck’s Constant เปนตน ตวอยางการคานวณ Ab initio เชน HF, MP2 และ CCSD

การคานวณดวย Ab initio จะใหความถกตองของขอมลทสง อยางไรกตามการคานวณแบบนใชทรพยากรมาก สามารถคานวณไดเพยงแคระดบรอย หรอไมเกนรอยอะตอม

ภาพท 1.3 การคานวณปฏกรยาทางเคมในตวเรงปฏกรยาซโอไลตดวย Quantum Mechanics

7  

1.4 Density Functional Theory

ปจจบน การคานวณแบบ Density Functional Theory (DFT) ไดรบความนยมและใชในการคานวณทางเคมควอนตมอยางมาก เนองดวย ความถกตองของการคานวณทใกลเคยงกบการคานวณระดบสง หรอการคานวณแบบ Ab initio ในขณะทใชทรพยากรทนอยกวาและคานวณไดดวยความเรวทสงกวา สาหรบตวอยางของ DFT ทไดรบความนยมเชน PBE, BLYP, B3LYP, M06 และ B97D เปนตน

ภาพท 1.4 การคานวณโมเลกล Carbon Nanotube ดวย DFT

8  

1. เคมคอมพวเตอร สามารถนามาคานวณสมบตอะไรของสารเคมไดบาง 2. ในการทานายปฏกรยาทมการสรางหรอทาลายพนธะ ควรเลอกใช

Molecular Mechanics หรอ Quantum Mechanics เพราะเหตใด 3. ตวแปรในสมการชเรอดงเงอร �� � �� คออะไร

แบบฝกหดทายบท

7  

1.4 Density Functional Theory

ปจจบน การคานวณแบบ Density Functional Theory (DFT) ไดรบความนยมและใชในการคานวณทางเคมควอนตมอยางมาก เนองดวย ความถกตองของการคานวณทใกลเคยงกบการคานวณระดบสง หรอการคานวณแบบ Ab initio ในขณะทใชทรพยากรทนอยกวาและคานวณไดดวยความเรวทสงกวา สาหรบตวอยางของ DFT ทไดรบความนยมเชน PBE, BLYP, B3LYP, M06 และ B97D เปนตน

ภาพท 1.4 การคานวณโมเลกล Carbon Nanotube ดวย DFT

8  

1. เคมคอมพวเตอร สามารถนามาคานวณสมบตอะไรของสารเคมไดบาง 2. ในการทานายปฏกรยาทมการสรางหรอทาลายพนธะ ควรเลอกใช

Molecular Mechanics หรอ Quantum Mechanics เพราะเหตใด 3. ตวแปรในสมการชเรอดงเงอร �� � �� คออะไร

แบบฝกหดทายบท