2013年10月

2013年10月31日

全176ページのDV-Xα法計算支援環境 利用の手引きを公開

HidemaruDV


従来のDV-Xα法計算支援環境 利用の手引きに30ページ加筆して、合計176ページとなったものを、本日公開いたしました。

DV-Xα法計算支援環境 利用の手引き(pdf, 176ページ, 17.2 MB)

最近公開したAuto-eduDVの情報から、VESTA 3で波動関数を描く際の上級テクニックまで、DV-Xα法VESTAに興味がある方には、きっとお役に立つかと思います。


f01


上の画像は、一酸化炭素(CO)分子(C∞v対称)のHOMO(5σ軌道)をVESTAで三次元可視化したものです。 

秀丸エディタを起動するところから、上の画像に至るまでの具体的な方法が、今回公開したDV-Xα法計算支援環境利用の手引きには書いてあります。


ura

明後日に神戸で開催されるDV-Xα分子軌道計算講習会のアドバンスAコースにご参加の方には、この利用の手引きをカラー両面印刷・製本したものを差し上げます。


はじめての電子状態計算―DV‐Xα分子軌道計算への入門
足立裕彦監修
小和田善之・田中功・中松博英・水野正隆著
三共出版
1998-05

(現在、入手することが困難な状況です)



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2013年10月28日

Auto-eduDV機能を含んだeduDVの環境構築から使い方まで

Auto-eduDV

今週の土曜日、11月2日(土)に開催されるDV-Xα分子軌道計算講習会(神戸)、まだ申し込みを受け付けています。

申し込み締め切りは明後日の10月30日(水)です。

申込方法はこちら→DV-Xα分子軌道計算講習会(神戸)ホームページ

私が演習部分の講師を務めるアドバンスAコースでは、必要なプログラム類が全て格納されたUSBメモリ、Auto-eduDVについての解説を加筆したDV-Xα法計算支援環境利用の手引き(カラー両面印刷・製本したもの)を受講者全員に配布いたします。

現在、坂根のウェブサイトで公開している「DV-Xα法計算支援環境利用の手引き」は146ページの文書ですが、Auto-eduDVについて約20ページを加筆しており、11月2日(土)の講習会のアドバンスAコース参加者にお配りする文書は、166ページ前後になる見込みです(本記事のトップの画像は、加筆1ページ目、「147ページ」のイメージです)。

  • ご持参いただいたWindowsパソコン(秀丸エディタのみ、予めインストールをお願いいたします)に、DV-Xα法プログラム本体、DV-Xα法計算支援環境、Auto-eduDV機能を実装した最新版のeduDV、三次元可視化システムVESTAなどを演習時間中にインストールし、環境を構築していきます。
  • Auto-eduDV&VESTAを使い、VESTAの使い方を演習します。複数の等値表面を描く方法、波動関数の節面を描く方法、XYZの軸を描く方法、波動関数を自乗して電子の発見される確率の大小を描く方法なども説明します。
  • 単結晶のCIFから錯体部分を切り出してDV-Xα計算する方法を説明します。
  • Chem Sketchなどで、構造最適化した座標(*.molファイル)からDV-Xα計算する方法を説明します。
  • 常磁性の酸素分子を、スピン分極を考慮したDV-Xα法で計算し、VESTAで有効スピン密度を三次元可視化する方法を説明します。
  • 6配位正八面体型錯体を何種類か計算し、槌田の分光化学系列とDV-Xα法の計算結果が矛盾しないことを説明します。
時間が限られていますので、上記の予定を全て演習でこなせるかどうかは分かりませんが、DV-Xα法計算支援環境、VESTA、eduDVの一通りの使い方は習得していただけるよう、努力します。

DV-Xα法計算支援環境、VESTA、eduDVにご興味をお持ちの方は、是非ご参加をご検討ください。



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2013年10月23日

フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨードではなく、フルオリド、クロリド、ブロミド、ヨージドです

Auto-eduDV0


泉富士夫先生が粉末回折情報館で公開されているDV-Xα法計算支援環境の配布ファイル DV-Xa.zip が本日、更新されました。

更新理由は、eduDVのAuto-eduDV機能において、錯体における陰イオン性配位子の名称が間違っているのを修正したためです(坂根のケアレスミス)。

IUPAC 2005年勧告(NOMENCLATURE OF INORGANIC CHEMISTRY, IUPAC Recommendations 2005(Red Book), pdf, 377ページ, 4.23 MB)では、錯体における陰イオン性配位子の慣用名が廃止されました。

例えば、
  • fluoride(フッ化物イオン)が配位子となったときの慣用名はfluoro(フルオロ)
  • chloride(塩化物イオン)が配位子となったときの慣用名はchloro(クロロ)
  • bromide(臭化物イオン)が配位子となったときの慣用名はbromo(ブロモ)
  • iodide(ヨウ化物イオン)が配位子となったときの慣用名はiodo(ヨード)
と2005年IUPAC勧告以前は呼ばれていました。

現在は、
  • fluoride(フッ化物イオン)が配位子となったときの名称はfluorido(フルオリド)
  • chloride(塩化物イオン)が配位子となったときの名称はchlorido(クロリド)
  • bromide(臭化物イオン)が配位子となったときの名称はbromido(ブロミド)
  • iodide(ヨウ化物イオン)が配位子となったときの名称はiodido(ヨージド)
が正しい呼び方です。

DV-Xα法計算支援環境のeduDVにおける以下のメニューで、錯体における陰イオン性配位子の名前が慣用名となっていたので、それが正しい名前に修正されたのです。

【D4h対称, [ML4]n-型錯体, ノンスピン版】

d4h14n_menu


【D4h対称, [ML4]n-型錯体, スピン版】

d4h14s_menu


【Td対称, [ML4]n-型錯体, ノンスピン版】

ml4n_menu


【Td対称, [ML4]n-型錯体, スピン版】

ml4s_menu


【Oh対称, [ML6]n-型錯体, ノンスピン版】

ml6n_menu


【Oh対称, [ML6]n-型錯体, スピン版】

ml6s_menu


最近出版された無機化学系の教科書では、フルオリド、クロリド、ブロミド、ヨージドなど、正しい陰イオン性配位子の名前が使用されています。

ちなみに、水酸化物イオン(hydroxide)はヒドロキソ(慣用名)ではなくヒドロキシド(hydroxido)、シアン化物イオン(cyanide)はシアノ(慣用名)ではなくシアニド(cyanido)、酸化物イオン(oxide)はオキソ(慣用名)ではなくオキシド(oxido)です。

データ自動入力(Auto-eduDV)機能が実装された教育用分子軌道計算システムeduDVを授業等でお使いの場合は、本日アップデートされた最新版のダウンロードファイルをご利用下さい。





無機化学命名法―IUPAC2005年勧告
Neil G. Connelly
東京化学同人
2010-04













tgs0001 at 16:37|PermalinkComments(0)TrackBack(0)このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック Share on Tumblr Clip to Evernote 分子軌道 | 量子化学

2013年10月21日

Auto-eduDVで計算できる原子・分子・イオンの紹介

Auto-eduDV0


eduDVのAuto-eduDV機能で計算できる原子、分子、イオンをいくつか紹介いたします。

まずは、単原子(atomシリーズ)から。


C


Co


Nd


 Auto-eduDV8


U


以上、周期表の94種類の元素について、単原子の電子状態をDV-Xα法で計算することにより、これらの原子の原子軌道をVESTAで三次元可視化できます。

動径関数 Rn, l については、DV-Xα法計算支援環境(秀丸エディタ環境)のDVPLOTボタンをクリックし、B07を選択することにより二次元のグラフが描けます(横軸:原子単位)。

次に、単原子イオン(ionシリーズ)。


Xe


 In


化学便覧基礎編(改定5版)の表2.1に掲載されている各元素の酸化数が、すべてAuto-eduDVに登録してあります(248種類)。

次に、炭素−炭素間の単結合、二重結合、三重結合を理解するのに便利なメニューを紹介いたします。

まずは、単結合の代表、エタンC2H6(ねじれ形)が計算できるd3d26シリーズ(D3d対称)。


C2H6


次に、二重結合の代表、エチレンC2H4が計算できるd2h24シリーズ(D2h対称)。


C2H4


最後に、三重結合の代表、アセチレンC2H2が計算できるd8h22シリーズ(D∞h対称)。


C2H2


等核二原子分子、A2型分子が計算できるd8h2シリーズ(D∞h対称)、酸素分子O2をスピン版のDV-Xα法(スピン分極を考慮に入れた計算)で計算すれば、酸素分子が常磁性である(液体酸素が磁石にくっつく)理由が理解できます。


d8h2s


異核二原子分子、AB型分子が計算できるc8v11シリーズ(C∞v対称)、一酸化炭素COはDV-Xα分子軌道計算講習会では、よく計算例(演習課題)として取り上げられます。


c8v11


直線AB2(B-A-B)型分子が計算できるd8h12シリーズ(D∞h対称)、二酸化炭素分子、二硫化炭素分子、二フッ化クリプトン分子、二フッ化キセノン分子(“分”の文字が抜けています、次回改訂で修正予定)、昇汞分子(塩化水銀(II)分子)が選択できます。


CO2


シアン化水素(HCN)など、直線ABC型分子を計算できるc8v111シリーズ(C∞v対称)。


HCN


雷酸(fulminic acid) HCNO を計算できるc8v1111シリーズ(C∞v対称)。


HCNO


ウランの同位体濃縮(U235を濃くする作業)やウランの運搬の際に使われる六フッ化ウランUF6など、正八面体AB6型分子が計算できるoh16シリーズ(Oh対称)。


UF6


テトラカルボニルニッケル錯体 [Ni(CO)4] が計算できるtd144シリーズ(Td対称)。


nico4


ヘキサカルボニルモリブデン錯体 [Mo(CO)6] などが計算できるoh166シリーズ(Oh対称)。


moco6


テトラクロロコバルト(II)酸イオン(テトラクロリドコバルト(II)酸イオン)、テトラブロモコバルト(II)酸イオン(テトラブロミドコバルト(II)酸イオン、テトラヨードコバルト(II)酸イオン(テトラヨージドコバルト(II)酸イオン)といった3種類の4配位正四面体型錯イオン(Td対称)の電子状態が計算できるml4シリーズ。槌田龍太郎の分光化学系列の学習に好適です。


cocl4


Auto-eduDVについては、本ブログの2013年10月18日の記事「メニューから原子、分子、イオンを選ぶだけで覗ける量子化学の世界」をご参照ください。


tgs0001 at 17:47|PermalinkComments(0)TrackBack(0)このエントリーをはてなブックマークに追加 mixiチェック Share on Tumblr Clip to Evernote 分子軌道 | 量子化学

2013年10月18日

メニューから原子、分子、イオンを選ぶだけで覗ける量子化学の世界

Auto-eduDV


教育用分子軌道計算システムeduDVに、新機能「Auto-eduDV」を追加しました。

以下のURLからダウンロードできます。

1.泉富士夫先生の粉末回折情報館より、DV-Xa.zip (2013/10/17; 835 KB)

2.坂根弦太の楽しい電子状態計算より、eduDV.zip (2013/10/16; 10.4 MB)

この二つの圧縮ファイルをダウンロード、解凍して、c:\dvxaの下にMacros, data, execなどのディレクトリ(フォルダ)を(中身のファイルごと)上書き保存すれば、アップデート作業は完了です。

新規に、Windowsパソコン(Windows 8, 7, vista, XP)に「DV-Xα法計算支援環境」を構築する方法については、こちら(DV-Xα法計算支援環境を構築するためのリンク集)をご参照ください。

使い方は、以下の通りです。

1.秀丸エディタを起動

2.eduDVボタンをクリック

3."00. Automatic【データ自動入力】..."を選択、計算したい原子、分子、イオンを選ぶ

4.VESTAボタンをクリック

あとはVESTAの世界で、分子の形をBall-and-stickで確認し、Edit-Edit Data-Volumetric Data...で三次元可視化したい波動関数を等値表面図で描き、静電ポテンシャルも可視化できます。

すなわち、DV-Xαについては何の知識も要求されず、DV-Xα法の操作については、意識する必要がありません。

秀丸エディタ上のDV-Xα法計算支援環境で、ただ原子、分子、イオンを選ぶだけで、あとはもうVESTAの世界です。

VESTAの操作にはある程度慣れていて、原子軌道、分子軌道の世界を気楽に覗いてみたいという方には好適です。

もちろん、Auto-eduDVのメニューにない原子、分子、イオンは計算できません。その場合は、従来と同様のeduDVが利用できますし、従来と同様のDV-Xα法計算支援環境が使えます。

DV-Xα法計算支援環境利用の手引きのeduDVの章に掲載してあるデータ(原子番号、原子間距離、原子間角度、酸化数など)は、今回の改定ですべてeduDV(Auto-eduDV)に内蔵させました。

eduDV実行時、もう「DV-Xα法計算支援環境利用の手引き」を参照する必要はなくなったのです(授業や実習の際は、効果的な時間節約になるので、教員側としては進行が楽になりました)。

今回のAuto-eduDVは、私(坂根)自身が、教育現場でとても使いやすいと、かなり強い好感を持っています。

・DV-Xα法に敷居を感じている方

・eduDVの仕組み(何を入力すればよいのかなど)を理解することに敷居を感じている方

・コマンドプロンプト操作が苦手な方

・eduDVで入力する原子間距離や角度のデータを調べるのが面倒な方

・タブレット端末(Windows 8)でタッチパネルでのタップだけで操作したい方

・普通のWindowsパソコンでも、なるべくマウス操作だけですべてを済ませたい方

など、今回のAuto-eduDV機能は感じている敷居を軽々と乗り越え、思っている欲求を十二分に満足させてくれます。

ユーザーの(情報リテラシーや量子化学に関する)知識、経験、バックグラウンドなどに関係なく、いつでも、どこでも、誰でも、同じように操作できる「ユニバーサルデザイン」の教育システムであると考えています。

例えば講義や講習会では、まず最初にVESTAの使い方の説明をしたい場合、あるいは短時間で要領よく分子軌道を三次元可視化したい場合、このAuto-eduDV機能は重宝しそうです。

今回公開した「Auto-eduDV」は、「VESTAの(量子化学的な)入力データ作成システム」である、という見方もできます。

量子化学、DV-Xα法などに縁遠く、敷居を感じている方にとっても、今回の「Auto-eduDV」なら、メニューから化学の教科書に載っているような有名な分子やイオンを選ぶだけで、あとは何から何まで全自動でやってくれて、ユーザーはVESTAさえ操作できれば良いことになります。

Auto-eduDVに現在登録されている「モデル」は、

1.単原子(ノンスピン版のみ)        94種類

2.単原子イオン(ノンスピン版のみ) 248種類

3.分子またはイオン(ノンスピン版) 137種類

4.分子またはイオン(スピン版)   137種類

−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

              合 計  616種類

です。

これだけあれば、たいていの授業・演習・講習会などに対応できます。

原子間距離、角度は、ほとんどが「化学便覧 基礎編 改定5版(丸善)」に掲載されている値です。

一部の分子、錯体(イオン)は、Cambridge Crystallographic Data Centreのデータベースより、十分にR値が下がっていて、対称性が乱れていない(なるべく新しい年代の論文の)単結晶のCIFを読み取って、原子間角度・距離をAuto-eduDVに登録しました。

CIFを使用した場合の引用論文は、「楽しい電子状態計算」のウェブページに掲載してあります。

例えば、



などです。

今後も、教科書に出てくるような有名な分子、錯体について、化学便覧に構造データがない場合は、CCDCのCIFからデータを調べ、Auto-eduDVに登録していこうと思っております。

このように、分子や錯体の構造データをAuto-eduDVでライブラリ化して、いつでもどこでも誰でも、DV-Xα法で計算し、VESTAで三次元可視化する方法については、いろいろな化学分野で重宝する可能性があります。

それぞれの分野で蓄積されている「結晶学的な構造データ」をライブラリとしてAuto-eduDVで整理、データを内蔵させおき、必要な時にDV-Xα計算を実行できる仕組みです。すなわち、結晶学的な構造データのデータベースから、量子化学的な電子状態のデータベースを構築できることになります。

11月2日に神戸で開催されるDV-Xα分子軌道計算講習会のアドバンスコースA(午後の演習:坂根担当)でも、Auto-eduDVを使って、VESTA 3 の講習を最初に行う予定です。

VESTA 3 に十分慣れていただいてから、DV-Xα法計算支援環境の解説をしていこうと思っております。

アドバンスコースA(午後の演習)では、最新版のAuto-eduDVを含めて、参加者にご持参いただいたWindowsノートパソコンに、必要なプログラムをインストールして環境を構築するところから始めます(必要なプログラムは、USBメモリに格納して、参加者に(USBメモリごと)進呈します)。

さらに、Auto-eduDVについての説明も掲載した最新版の「DV-Xα法計算支援環境利用の手引き」をカラー両面印刷・製本した冊子を配付する予定です。 

参加申し込みは10月30日まで受け付けておりますので、ご興味をお持ちの方はご参加をご検討ください。

Auto-eduDVに登録されているモデルは前述のとおり616種類。

例えば折れ線型AB2型分子が計算できるc2v12シリーズ(C2v対称)では、以下のような分子が登録されています。


Auto-eduDV2


このプルダウンメニューから、例えば「オゾンO3」を選べば、全自動でオゾンの分子軌道計算がDV-Xα法で実行され、すぐにVESTAでオゾン分子のHOMOやLUMO、静電ポテンシャルマップなどを三次元可視化できます。


Auto-eduDV3


D6h対称のA6B6型分子が計算できるd6h66シリーズ(ノンスピン版)では、ベンゼン分子、ヘキサフルオロベンゼン分子、ヘキサクロロベンゼン分子、ヘキサブロモベンゼン分子、ヘキサヨードベンゼン分子を選べます。

Auto-eduDVが内蔵している原子番号、原子間距離の情報をもとに、完全にD6h対称になっている座標が自動作成され、D6hの対称軌道が適用され、DV-Xαのセルフコンシステントな繰り返し計算が行われ、やがて収束に至り、その後、様々なDV-Xα関連プログラム(ユーティリティプログラム)が全自動で実行され、秀丸エディタのタブで、一番表にf01が表示されます。

ユーザーは秀丸エディタのDV-Xα法計算支援環境のVESTAボタンを押すだけで、計算モデルの形状の確認、分子軌道の等値表面表示、静電ポテンシャルマップ表示などをVESTAで楽しめます。


BF3


平面正三角AB3型分子が計算できるd3h13シリーズ(D3h対称)では、三フッ化ホウ素分子、三塩化ホウ素分子、三臭化ホウ素分子、三ヨウ化ホウ素分子が選べます。


Auto-eduDV4


平面正方形[AB4]n- 型イオン(錯イオン)が計算できるd4h14シリーズ(D4h対称)では、テトラクロロ白金(II)酸イオン(テトラクロリド白金(II)酸イオン)、テトラクロロパラジウム(II)酸イオン(テトラクロリドパラジウム(II)酸イオン)、テトラクロロ金(III)酸イオン(テトラクロリド金(III)酸イオン)が選べます。


Auto-eduDV1


6配位正八面体型イオン(錯イオン)が計算できるml6シリーズでは、ヘキサフルオロクロム(III)酸イオン(ヘキサフルオリドクロム(III)酸イオン)、ヘキサクロロクロム(III)酸イオン(ヘキサクロリドクロム(III)酸イオン)、ヘキサブロモクロム(III)酸イオン(ヘキサブロミドクロム(III)酸イオン)、ヘキサヨードクロム(III)酸イオン(ヘキサヨージドクロム(III)酸イオン)が計算できます。これらの錯体のHOMO(t2g軌道)とLUMO(eg軌道)の間隔(ギャップ = Δo = 10Dq)を比較すれば(F08E.hlgapというファイルにΔoは出力されています)、槌田龍太郎の分光化学系列〜配位子編〜の学習に好適です。


Auto-eduDV5


一連のヘキサアクア錯体、水分子を点と考えれば6配位正八面体型ですが、DV-Xα法では配位水の水分子の水素原子まできちんと計算しますので、D2h対称です。このmh2o6シリーズには、14種類のアクア錯体が登録されています。槌田龍太郎の分光化学系列〜金属イオン編〜の学習に好適です。


Auto-eduDV6


三角錐AB3型分子が計算できるc3v13シリーズ(C3v対称)、アンモニア分子、ホスフィン分子、アルシン分子、スチビン分子など、様々な分子を計算できます。


Auto-eduDV7


正四面体AB4型分子が計算できるtd14シリーズ(Td対称)、メタン分子、四塩化炭素分子、シラン分子、スタンナン分子など、様々な分子を計算できます。


Auto-eduDV8


単原子・・・


Auto-eduDV9


単原子イオン・・・


Auto-eduDV10
 
 
などなど、選んでVESTAで楽しめます。

是非、一度お試しください(さらに他の例は、本ブログの2013年10月21日の記事「Auto-eduDVで計算できる原子・分子・イオンの紹介」をご参照ください)。

秀丸エディタのみシェアウェアですが、その他のプログラムはすべて無償でダウンロードできます(使用許諾条件等はそれぞれのウェブサイトの指示に従ってください)。 

「Auto-eduDV」については、泉富士夫先生の粉末回折情報館(新着情報)、DV-Xα法に関するブログにも情報があります。 


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2013年10月07日

DV-Xα分子軌道計算講習会のご案内

20131004


11月2日(土)に神戸にて、DV-Xα分子軌道計算講習会が開催されます。

午前中の10:00〜12:00は兵庫教育大学の小和田善之先生の講義「DV-Xα法について」、午後の13:00〜16:00は参加者のご希望により以下の4つのコースに分かれて実習が行われます。

1. 一般コース(Windows環境, CUIベース)
     講師:大阪大学・水野正隆先生

2. アドバンスコースAコース(Windows環境, DV-Xα法計算支援環境, eduDV, VESTA)
     講師:岡山理科大学・坂根弦太

3. アドバンスコースBコース(非相対論版DV-ME法 ※DVーXα研究協会会員限定)
     講師:関西学院大学・小笠原一禎先生

4. アドバンスコースCコース(MacOS X環境 ※DVーXα研究協会会員限定)
     講師:兵庫教育大学・小和田善之先生

無機固体材料の構造からクラスターを切り出したり、マーデルングポテンシャルを置いたり、DISPLATを使ったりという計算に興味がある方は、DISPLATの作者でもあり、DV-Xα法計算環境に詳しい水野先生が講師を務める1. の一般コースがおすすめです。操作はWindowsのコマンドプロンプトでのCUIベースです。

泉富士夫先生が作成された「DV-Xα法計算支援環境」(秀丸エディタマクロ)をプラットフォームに、GUIベースでDV-Xα法計算を実行し、波動関数や静電ポテンシャルマップなどをVESTAで三次元可視化する方法を知りたい方は、2.のアドバンスAコースがおすすめです。講師を務める坂根が錯体化学分野の出身ということもあり、分子や錯体などを題材として講習を行います。X線構造解析のCIFを使った実習も行う予定です。

多重項計算に興味がある方はアドバンスコースBコースがおすすめです。

MacOS X環境でDV-Xα法計算をしたい方はアドバンスコースCコースがおすすめです。

まだ申し込みを受け付けておりますので、ご興味をお持ちの方は、この機会にご参加ください。

詳しくは:DV-Xα分子軌道計算講習会(11月2日)  

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