Open: Корректировка свободных энергий Orca с помощью GoodVibes-2
Свободная и электронная энергии
Как вы могли заметить при работе с Orca и другими квантово-химическими программами, энергия, получаемая на каждом шаге оптимизации (SINGLE POINT ENERGY), отличается от свободной энергии Гиббса (Final Gibbs free energy), получаемой в конце выходного файла при условии расчёта частот.
Первая из них - электронная энергия - сумма энергий взаимодействий электронов с ядрами, электронов с электронами, ядер с ядрами и кинетической энергии электронов.
Вторая - свободная энергия Гиббса - это величина, которая описывает изменение энергии в ходе химической реакции.
Энергия Гиббса зависит не только от электронной энергии, но и от вклада в энергию колебательных степеней свободы молекулы (и поэтому получается только при расчёте частот), а так же вклада в энергию её трансляционных и вращательных степеней свободы. Эти энергии зависят не только от самой молекулы и температуры, но и от её окружения (растворителя и концентрации).
В квантово-химических пакетах, как было сказано выше, свободную энергию Гиббса можно посчитать, но только в гармоническом приближении, что может выдавать неточные и ненадежные результаты - об этом статья нашей группы 2025 г. В случае ORCA используется Grimme's approximation с пороговым значением 100 см-1.
Для более тонкого управления расчётом этой энергии существует программа для постобработки файлов квантово-химических расчетов ORCA и Gaussian - GoodVibes-2. Данная программа так же позволяет пересчитать энергии при другой температуре без перезапуска расчетов в ORCA и Gaussian.
Установка GoodVibes-2
- Убедитесь, что у вас установлен Python 3.
- Скачайте GoodVibes-2.
- Перенесите папку "goodvibes" в папку с модулями (Lib) Python'а Чтобы узнать путь:
- Зайдите в cmd, запустите Python командой python или python3
- Запустите 2 команды ниже: import site print(site.getsitepackages())
- Последняя команда вернёт пути к папкам, где обычно устанавливаются модули Python. (примерный путь: C:\Users\user\AppData\Local\Programs\Python\Python310\Lib).
Использование GoodVibes
Запустите командную строку, перейдите в папку с выходными файлами Orca (через команду cd) и запустите по аналогии:
| python -m goodvibes --qs truhlar --fs 175 -c 1 --invertifreq auto -t 433.15 *.out |
где:
- --qs - указание вида квазигармонического приближения для колебательной энтропии (существуют приближения Гримме и Трулара)
- --fs - пороговое значение для квазигармонического приближения, которое будет действовать на частоты ниже этого значения в см-1. Если вы не укажете ключи, о которых рассказано выше или укажете только ключ --qs truhlar, то программа автоматически включит приближение Трулара для частот ниже 175 см-1
- -c - концентрация (стандартная - 1 М);
- --invertifreq auto - перевод мнимых частот в действительные, кроме той, которая соответствует TS (вид расчета определяется автоматически, но всегда нужно перепроверять, то ли количество частот инвертировалось, которое вы предполагали);
- -t - температура в Кельвинах;
- .out - маска для файлов, которые необходимо обработать (её указывать обязательно, без указания маски выскочит ошибка). Внимательно смотрите на расширение файлов, расширение выходного файла у ORCA может быть и .log.
Более подробное описание всех команд имеется на Github.
В данной версии программы по умолчанию используется приближение Трулара и пороговое значение 175 см-1.
Получаем что-то вроде (использовать данное приближение при таком количестве мнимых частот некорректно, будьте внимательны, это только пример):
Корректно завершённые расчёты были обработаны, и новые значения энергий приведены в крайнем правом столбце таблицы.
Помните, что обработаны должны быть все расчёты - нельзя использовать вперемешку энергии Гиббса из Orca и энергии из GoodVibes-2.
