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GUASSIAN中的NBO计算结果分析

在任务控制行中加上“Pop=nbo”关键词，可对分子进行全面的自然键轨道分析，如果添加的关键词为“Pop=NPA”，则只产生自然布居分析数据。

以C2v对称的甲醛分子为例，说明NBO计算输出文件的各相关信息的意义。

广告交换输入文件内容为：

#P HF/STO-3G scf=tight pop=nbo

HF/STO-3G//HF/STO-3G sp formaldehyde

0 1

C1徐灵胎

O2 1 r2

H3 1 r3 2 a3

H4 1 r3 2 a3 3 180.0

r2=1.21672286

r3=1.10137241

a3=122.73666566

计算结束后，用文本编辑器打开对应的输出文件，查“Gaussian NBO”，可看到相应的计算结果。主要有以下几部分重要的信息：

第一部分显示的是分子中各自然原子轨道占据状况。

NATURAL POPULATIONS: Natural atomic orbital occupancies

NAO Atom No lang Type(AO) Occupancy Energy

---------------------------------------------------------

1 C 1 s Cor( 1s) 2.00000 -11.05947

2 C 1 s Val( 2s) 1.08461 -0.26145

3 C 1 px Val( 2p) 0.90165 -0.04494

4 C 1 py Val( 2p) 0.99304 0.07032

5 C 1 pz Val( 2p) 0.85379 0.14739

6 O 2 s Cor( 1s) 1.99999 -20.15602

7 O 2 s Val( 2s) 1.79982 -1.09031

8 O 2 px Val( 2p) 1.09835 -0.11626

9 O 2 py Val( 2p) 1.91857 -0.38126

10 O 2 pz Val( 2p) 1.37055 -0.15404

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11 H 3 s Val( 1s) 0.98982 0.02250

12 H 4 s Val( 1s) 0.98982 0.02250

第一列为原子轨道编号；第二列为原子符号；第三列为原子在分子结构中的编号；第四列“Lang”为原子的角量子数符号；第五列为原子轨道的类型，其中“Cor”指内层轨道（不参与成键），“Val”指价轨道，“Ryd”指激发态高能级轨道；第六列为轨道中占据的电子数；第七列为轨道的能量高低，即能级。

接下来的第二部分为自然布居分析结果。

Summary of Natural Population Analysis:

Natural Population

Natural -----------------------------------------------

Atom No Charge Core Valence Rydberg Total

-----------------------------------------------------------------------

C 1 0.16692 2.00000 3.83308 0.00000 5.83308

O 2 -0.18728 1.99999 6.18729 0.00000 8.18728

H 3 0.01018 0.00000 0.98982 0.00000 0.98982

H 4 0.01018 0.00000 0.98982 0.00000 0.98982

=======================================================================

* Total * 0.00000 3.99999 12.00001 0.00000 16.00000

从上面的数据中，可以看到每个原子上的自然电荷分布情况和该原子中各类轨道的电子占据状况。

Natural Population

--------------------------------------------------------

Core 3.99999 ( 99.9997% of 4)

Valence 12.00001 (100.0001% of 12)

Natural Minimal Basis 16.00000 (100.0000% of 16)

Natural Rydberg Basis 0.00000 ( 0.0000% of 16)

--------------------------------------------------------

以上列出的是各类轨道电子占据的汇总情况。其中内层轨道有4个电子，价轨道有12个电子，基态电子共有16个，没有激发态电子。

Atom No Natural Electron Configuration

----------------------------------------------------------------------------

C 1 [core]2s( 1.08)2p( 2.75)

O 2 [core]2s( 1.80)2p( 4.39)

H 3 1s( 0.99)

H 4 1s( 0.99)

----------------------------------------------------------------------------

以上给出的是每个原子的电子构型。

第三部分为分子的Lewis电子结构分析结果。

NATURAL BOND ORBITAL ANALYSIS:

Occupancies Lewis Structure Low High

Occ. ----------------- --------------- occ occ

Cycle Thresh. Lewis Non-Lewis CR BD 3C LP (L) (NL) Dev

===================================================================

1(1) 1.90 15.90533 0.09467 2 4 0 2 0 0 0.04

Structure accepted: No low occupancy Lewis orbitals

我国最早的医书Core 3.99999 (100.000% of 4)

Valence Lewis 11.90534 ( 99.211% of 12)

先解风情后解衣================== ============================

Total Lewis 15.90533 ( 99.408% of 16)

Valence non-Lewis 0.09467 ( 0.592% of 16)

Rydberg non-Lewis 0.00000 ( 0.000% of 16)

================== ============================

Total non-Lewis 0.09467 ( 0.592% of 16)

其中“CR”为内层电子对，“BD”为2中心键，“3C”为3中心键，“LP”为孤对电子，“(L)”指低占据Lewis轨道，“(NL)”指高占据非Lewis轨道。

第四部分给出的是每一个键轨道的电子占据状况和键轨道的组成。

(Occupancy) Bond orbital/ Coefficients/ Hybrids

---------------------------------------------------------------------------

1. (1.99777) BD ( 1) C 1 - O 2

( 41.41%) 0.6435* C 1 s( 34.36%)p 1.91( 65.64%)

0.0000 0.5862 0.0000 0.0000 0.8102

（1s 2s 2px 2py 2pz）

( 58.59%) 0.7654* O 2 s( 24.04%)p 3.16( 75.96%)

0.0000 0.4903 0.0000 0.0000 -0.8716

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