Abstract
Gaussian-2 theory (G2 theory) is a general procedure, based on ab initio molecular orbital theory, for the accurate calculation of energies such as dissociation energies, electron affinities, ionization energies, proton affinities, appearance potentials, and enthalpies of formation. In this chapter we review the theoretical basis of G2 theory and its performance on a set of 125 molecular energies used for testing it. The validity of various aspects of G2 theory is reviewed including the additivity assumptions, zero-point energy correction, geometries, and the higher level correction. Comparisons to other methods for calculation of thermochemical data based on ab initio molecular orbital theory are made. Finally, some of the applications of G2 (and G1) theory which have been reported in the literature are reviewed.
Access this chapter
Tax calculation will be finalised at checkout
Purchases are for personal use only
Preview
Unable to display preview. Download preview PDF.
References
C. W. Bauschlicher and S. R. Langhoff, Science 254, 394 (1991).
R. Ditchfield, W. J. Hehre, J. A. Pople, and L. Radom, Chem. Phys. Lett. 5, 13 (1970).
W. J. Hehre, R. Ditchfield, L. Radom, and J. A. Pople, J. Am. Chem. Soc. 92, 4796 (1970).
P. George, M. Trachtman, C. W. Bock, and A. M. Brett, Theor. Chim. Acta 38, 121 (1975).
P. George, M. Trachtman, C. W. Bock, and A. M. Brett, Tetrahedron 32, 317 (1976).
J. A. Pople, M. J. Frisch, B. T. Luke, and J. S. Binkley, Int. J. Quant. Chem. S17, 307 (1983).
J. A. Pople, M. J. Frisch, B. T. Luke, and J. S. Binkley, J. Phys. Chem. 89, 2198 (1985).
J. A. Pople and L. A. Curtiss, J. Phys. Chem. 91, 155 (1987).
J. A. Pople and L. A. Curtiss, J. Phys. Chem. 91, 3637 (1987).
L. A. Curtiss and J. A. Pople, J. Phys. Chem. 92, 894 (1988).
R. C. Binning, Jr. and L. A. Curtiss, J. Chem. Phys. 92, 1860 (1990).
R. C. Binning, Jr. and L. A. Curtiss, J. Chem. Phys. 92, 3688 (1990).
L. A. Curtiss, K. Raghavachari, G. W. Trucks, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 94, 7221 (1991).
(a) J. A. Pople, M. Head-Gordon, D. J. Fox, K. Raghavachari, and L. A. Curtiss, J. Chem. Phys. 90, 5622 (1989); (b) L. A. Curtiss, C. Jones, G. W. Trucks, K. Raghavachari, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 93, 2537 (1990).
(a) P. C. Hariharan and J. A. Pople, Theor. Chim. Acta 28, 213 (1973); (b) M. M. Francl, W. J. Pietro, W. J. Hehre, J. S. Gordon, D. J. Defrees, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 77, 3654 (1982).
The notation 6-31G(d) is synonymous with 6-31G*. Similarly 6-311G**, 6-311+G** and 6-311G**(2df) are synonymous with 6-311G(d, p), 6-311+G(d,p), and 6-311G(2df,p) respectively.
W. J. Hehre, L. Radom, J. A. Pople, and P. von R. Schleyer, „ Ab Initio Molecular Orbital Theory“ (John Wiley, New York, 1987).
J. A. Pople, H. B. Schlegel, R. Krishnan, D. J. Defrees, J. S. Binkley, M. J. Frisch, R. A. Whiteside, R. F. Hout, and W. J. Hehre, Int. J. Quantum Chem. S15, 269 (1981).
R. Krishnan, M. J. Frisch, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 72, 4244 (1980).
R. Krishnan, J. S. Binkley, R. Seeger, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 72, 650 (1980).
T. Clark, J. Chandrashekar, G. W. Spitznagel, and P. von R. Schleyer, J. Comput. Chem. 4, 294 (1983).
M. F. Frisch, J. A. Pople, and J. S. Binkley, J. Chem. Phys. 80, 3265 (1984).
J. A. Pople, M. Head-Gordon, and K. Raghavachari, J. Chem. Phys. 87, 5968 (1987).
M. J. Frisch, M. Head-Gordon, P. M. W. Gill, G. W. Trucks, J. B. Foresman, H. B. Schlegel, K. Raghavachari, M. A. Robb, J. S. Binkley, C. Gonzalez, D. J. Defrees, D. J. Fox, R. A. Whiteside R. Seeger, C. F. Melius, J. Baker, R. L. Martin, L. R. Kahn, J. J. P. Stewart, S. Topiol, and J. A. Pople, Gaussian, Inc., Pittsburgh PA 1992.
K. Raghavachari and L. A. Curtiss, in “Modem Electronic Structure Theory,” edited by D. Yarkony, in press.
M. W. Chase, Jr., C. A. Davies, J. R. Downey, Jr., D. J. Frurip, R. A. McDonald, and A. N. Syverud, J. Phys. Chem. Ref. Data 14, Suppl. No. 1 (1985).
H. Huber and G. Herzberg, “Molecular Spectra and Molecular Structure 4. Constants of Diatomic Molecules” (van Nostrand, Princeton 1979).
L. A. Curtiss, J. E. Carpenter, K. Raghavachari, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 96, 9030 (1992).
L. A. Curtiss, K. Raghavachari, and J. A. Pople, Chem. Phys. Lett. 214, 183 (1993).
K. Raghavachari, J. Chem. Phys. 82, 4607 (1985).
R. H. Nobes, J. A. Pople, L. Radom, N. C. Handy, and P. J. Knowles, Chem. Phys. Lett. 138, 481 (1987).
J. Berkowitz, W. A. Chupka, and T. A. Walter, J. Chem. Phys. 50, 1497 (1969).
S. E. Bradforth, E. H. Kim, D. W. Arnold, and D. M. Neumark, J. Chem. Phys. 98, 800 (1993).
L. A. Curtiss, unpublished work.
M. L. McKee, J. Chem. Phys. 97, 10971 (1993).
N. L. Ma, B. J. Smith, and L. Radom, J. Phys. Chem. 96, 5804 (1992).
R. S. Grev, C. L. Janssen, and H. F. Schaefer III, J. Chem. Phys. 95, 5128 (1991).
J. M. L. Martin, J. P. Francois, and R. Gijbels, Chem. Phys. Lett. 163, 387 (1989).
M. Sana and G. Leroy, J. Mol. Struct. (Theochem) 72, 309 (1991).
(a) P. Ho and C. F. Melius, J. Phys. Chem. 94, 5120 (1990); (b) P. Ho, M. E. Coltrin, J. S. Binkley, and C. F. Melius, J. Phys. Chem. 90, 3399 (1986).
A. F. Sax and J. Kalcher, J. Phys. Chem. 95, 1768 (1991).
(a) J. A. Montgomery and G. A. Petersson, Chem. Phys. Lett. 168, 75 (1990); (b) J. A. Montgomery, G. A. Petersson, M. A. Al-Latham, and J. Mantzaris, Chem. Phys. Lett. 169, 497 (1990).
(a) C. W. Bauschlicher and S. R. Langhoff, Chem. Phys. Lett. 173, 367 (1990); (b) C. W. Bauschlicher, S. R. Langhoff, and P. R. Taylor, Chem. Phys. Lett. 171, 42 (1990); (c) C. W. Bauschlicher and S. R. Langhoff, Chem. Phys. Lett. 177, 133 (1991); (d) S. R. Langhoff, C. W. Bauschlicher, and P. R. Taylor, Chem. Phys. Lett. 180, 88 (1991); (e) C. W. Bauschlicher, S. R. Langhoff, and S. P. Walch, J. Chem. Phys. 96, 450 (1992).
R. S. Grev and H. F. Schaefer III, J. Chem. Phys. 97, 8389 (1992).
C. J. Wu and E. A. Carter, J. Am. Chem. Soc. 112, 5893 (1990).
(a) C. W. Bauschlicher, B. H. Lengsfield, and B. Liu, J. Chem. Phys. 77, 4084 (1982); (b) S. R. Langhoff, C. W. Bauschlicher, and H. Partridge, J. Chem. Phys. 84, 1687 (1986); (c) C. W. Bauschlicher and S. R. Langhoff, J. Chem. Phys. 87, 2919 (1987); (d) C. W. Bauschlicher, S. R. Langhoff, and P. R. Taylor, Astrophys. J. 332, 531 (1988).
E. W. Ignacio and H. B. Schlegel, J. Phys. Chem. 96, 5830 (1992).
J. S. Francisco and S. P. Sander, J. Chem. Phys. 99, 6219 (1993).
(a) A. L. L. East and W. D. Allen, J. Chem. Phys. 99, 4638 (1993); (b) A. L. L. East, C. S. Johnson, and W. D. Allen, J. Chem. Phys. 98, 1299 (1993).
M. W. Wong and L. Radom, J. Phys. Chem. 94, 638 (1990).
J. Espinosa-Garcia, F. J. Olivares del Valle, J. Phys. Chem. 97, 3377 (1993).
(a) L. A. Curtiss and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 88, 7405 (1988); (b) L. A. Curtiss and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 91, 2420 (1989); (c) B. Ruscic, J. Berkowitz, L. A. Curtiss, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 91, 114 (1989).
B. J. Smith, R. Smernik, and L. Radom, Chem. Phys. Lett. 188, 589 (1992).
L. A. Curtiss, K. Raghavachari, P. W. Deutsch, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 95, 2433 (1991).
(a) L. A. Curtiss and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 89, 614 (1988); (b) L. A. Curtiss and J. A. Pople, J. Chem Phys. 89, 4875 (1988); (c) L. A. Curtiss and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 91, 4809 (1989); (d) L. A. Curtiss and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 90, 4314 (1989); (e) L. A. Curtiss and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 91, 5118 (1989); (f) L. A. Curtiss and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 91, 4189 (1989).
L. A. Curtiss, L. D. Kock, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 95, 4040 (1991).
N. L. Ma, B. J. Smith, J. A. Pople, and L. Radom, J. Am. Chem. Soc. 113, 7903 (1991).
L. A. Curtiss, R. H. Nobes, J. A. Pople, and L. Radom, J. Chem. Phys. 97, 6766 (1992).
R. H. Nobes and L. Radom, Chem. Phys. Lett. 189, 554 (1992).
S. W. Chiu, W. K. Li, W. B. Tzeng, and C. Y. Ng, J. Chem. Phys. 97, 6557 (1992).
Z.-X. Ma, C.-L. Liao, H.-M. Yin, C. Y. Ng, S.-W. Chiu, N. L. Ma, and W.-K. Li, Chem. Phys. Lett. 213, 250 (1993).
B. J. Smith and L. Radom, J. Phys. Chem. 95, 10549 (1991).
L. A. Curtiss, H. Brand, J. B. Nicholas, and L. E. Iton, Chem. Phys. Lett. 184, 215 (1991).
R. Maclagan, J. Phys. Chem. 97, 4614 (1993).
S. P. Ekern, A. J. lilies, and M. L. McKee, Mol. Phys. 78, 263 (1993).
B. J. Smith and L. Radom, J. Am. Chem. Soc. 115, 4885 (1993).
J. A. Pople and L. A. Curtiss, J. Chem. Phys. 95, 4385 (1991).
B. J. Smith, J. Phys. Chem. 97, 10513 (1993).
H. B. Schlegel and A. Skancke, J. Am. Chem. Soc. 115, 7465 (1993).
D. A. Armstrong, A. Rank, and D. K. Yu, J. Am. Chem. Soc. 115, 666 (1993).
F. Cacace, G. Petris, F. Grandinetti, and G. Occhiucci, J. Phys. Chem. 97, 4239 (1993).
B. J. Smith, J. A. Pople, L. A. Curtiss, and L. Radom, Aust. J. Chem. 45, 285 (1992).
(a) F. Grandinetti, J. Hrusak, and H. Schwarz, Chem. Phys. Lett. 204, 53 (1993); (b) F. Grandinetti, J. Hrusak, D. Schroder, S. Karrass, and H. Schwarz, J. Am. Chem. Soc. 114, 2806 (1992).
K. Wiberg, J. Phys. Chem. 96, 5800 (1992).
D. J. Lucas, L. A. Curtiss, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 99, 6697 (1993).
J. R. Flores, J. Phys. Chem. 96, 4414 (1992).
C. L. Darling and H. B. Schlegel, J. Phys. Chem. 97, 8207 (1993).
A. Luna and M. Yanez, J. Phys. Chem. 97, 10659 (1993).
J. A. Boatz and M. S. Gordon, J. Chem. Phys. 94, 7331 (1990).
M.-D. Su and H. B. Schlegel, J. Phys. Chem. 97, 9981 (1993).
N. Goldberg, J. Hrusak, M. Iraqi, and H. Schwarz, J. Phys. Chem. 97, 10687 (1993).
H. H. Michels and R. H. Hobbs, Chem. Phys. Lett. 207, 389 (1993).
L. Y. Ding and P. Marshall, J. Chem. Phys. 98, 8545 (1993).
L. A. Curtiss, P. W. Deutsch, and K. Raghavachari, J. Chem. Phys. 96, 6868 (1992).
(a) J. M. L. Martin, J. P. Francois, and R. Gijbels, Chem. Phys. Lett. 193, 243 (1992); (b) J. M. L. Martin, J. P. Francois, and R. Gijbels, Chem. Phys. Lett. 189, 529 (1992); (c) J. M. L. Martin, J. P. Francois, and R. Gijbels, J. Chem. Phys. 94, 3753 (1991); (d) J. M. L. Martin, J. P. Francois, and R. Gijbels, J. Chem. Phys. 95, 9420 (1991).
M. W. Wong, R. Leuntoung, and C. Wentrup, J. Am. Chem. Soc. 115, 2465 (1993).
M. B. Seasholtz, N. G. Rondan, J. M. Ruiz, B. T. Colegrove, and T. B. Thompson, manuscript in preparation.
M. W. Wong and L. Radom, J. Am. Chem. Soc. 115, 1507 (1993).
K. Raghavachari, G. W. Trucks, J. A. Pople, and E. Replogle, Chem. Phys. Lett. 158, 207 (1989).
L. A. Curtiss and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 95, 7962 (1991).
J. A. Pople and L. A. Curtiss, J. Chem. Phys. 90, 2833 (1989).
B. J. Smith and L. Radom, J. Am. Chem. Soc. 114, 36 (1992).
(a) M. Esseffar, A. Luna, O. Mo, and M. Yanez, J. Phys. Chem. 97, 6607 (1993); (b) M. Esseffar, A. Luna, O. Mo, and M. Yanez, Chem. Phys. Lett. 209, 557 (1993).
(a) L. A. Curtiss and G. Scholz, Chem. Phys. Lett. 205, 550 (1993); (b) L. A. Curtiss, Proceedings of the International Symposium on Molten Salt and Technology, Edited by M. L. Saboungi and H. Kojima, (Electrochemical Society, Pennington, N. J.) p. 31 1993.
J. Durant and C. Rohlfing, J. Chem. Phys. 98, 8031 (1993).
M. L. McKee, Chem. Phys. Lett. 209, 195 (1993).
N. Nartz, G. Rasul, and G. Olah, J. Am. Chem. Soc. 115, 1277 (1993).
N. L. Ma, W. K. Li, and C. Y. Ng, J. Chem. Phys. 99, 3617 (1993).
A. Rauk, E. Tschuikow-Roux, Y. Chen, M. P. McGrath and L. Radom, J. Phys. Chem. 97, 7947 (1993).
D. Yu, A. Rauk, and D. A. Armstrong, J. Chem. Phys. 96, 6031 (1992).
J. M. Seminario and P. Politzer, Int. J. Quant. Chem. S26, 497 (1992).
A. Luna, O. Mo, and M. Yanez, Chem. Phys. Lett. 197, 581 (1992).
J. Hrusak and H. Schwarz, J. Phys. Chem. 97, 4659 (1993).
P. G. Green, J. L. Kinsey, and R. W. Field, J. Chem. Phys. 91, 5160 (1990).
K. M. Ervin, S. Gronert, S. E. Barlow, M. K. Gilles, A. G. Harrison, V. W. Bierbaum, C. H. Depuy, W. C. Lineberger, and G. B. Ellison, J. Am. Chem. Soc. 112, 5750 (1990).
B. Ruscic and J. Berkowitz, J. Chem. Phys. 93, 5586 (1990).
H. Shiromaru, Y. Achiba, K. Kimura, and Y. T. Lee, J. Phys. Chem. 91, 17 (1987).
J. Berkowitz, C. A. Mayhew, and B. Ruscic, J. Chem. Phys. 88, 7396 (1988).
J. J. Russell, J. A. Seetula, D. Gutman, and S. M. Senkan, J. Phys. Chem. 93, 5184 (1989).
R. S. Urdahl, Y. Bao, and W. M. Jackson, Chem. Phys. Lett. 178, 425 (1991).
(a) B. Ruscic and J. Berkowitz, J. Chem. Phys. 95, 2407 (1991); (b) B. Ruscic and J. Berkowitz, J. Chem. Phys. 95, 2416 (1991).
(a) B. Ruscic, C. A. Mayhew, and J. Berkowitz, J. Chem. Phys. 88, 5580 (1988); (b) B. Ruscic, M. Schwarz, and J. Berkowitz, J. Chem. Phys. 91, 4576 (1989).
M. Page, G. F. Adams, J. S. Binkley, and C. F. Melius, J. Phys. Chem. 91, 2675 (1987).
L. A. Curtiss and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 90, 2522 (1989).
C. W. Bauschlicher, S. R. Langhoff, and P. R. Taylor, J. Chem. Phys. 93, 502 (1990).
(a) B. Ruscic and J. Berkowitz, J. Chem. Phys. 95, 4033 (1991); (b) B. Ruscic and J. Berkowitz, J. Phys. Chem. 97, 11451 (1993).
J. M. Dyke, J. Chem. Soc. Faraday Transactions 2 83, 69 (1987).
D. M. Golden and S. W. Benson, Chem. Rev. 69, 125 (1969).
J. M. Nicovich, K. D. Kreutter, C. A. van Dijk, and P. H. Wine, J. Chem. Phys. 96, 2518 (1992).
S. Nourbaksh, K. Norwood, C.-L. Liao, and C. Y. Ng, J. Chem. Phys. 95, 5014 (1991), and references therein.
(a) B. Ruscic and J. Berkowitz, J. Chem. Phys. 97, 1818 (1992); (b) B. Ruscic and J. Berkowitz, J. Chem Phys. 98, 2568 (1993).
S. Lias, J. E. Bartmess, J. F. Liebman, J. L. Holmes, R. D. Levin, and W. G. Mallard, J. Phys. Chem. Ref. Data 17, Suppl. No. 1 (1988).
B. Ruscic and J. Berkowitz, J. Chem. Phys. 95, 4378 (1991).
B. Ruscic, E. Appelman, and J. Berkowitz, J. Chem. Phys. 95, 7957 (1991).
L. A. Curtiss, K. Raghavachari, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 98, 1293 (1993).
M. P. McGrath and L. Radom, J. Chem. Phys. 94, 511 (1991).
L. A. Curtiss, N. Davis, M. P. McGrath, and L. Radom, work in progress.
M. A. Al-Laham, K. Raghavachari, J. A. Pople, and L. A. Curtiss, to be published.
(a) G. A. Petersson, A. Bennett, T. G. Tensfeldt, M. A. Al-Laham, W. A. Shirley, and J. Montzaris, J. Chem. Phys. 89, 2193 (1988); (b) G. A. Petersson and M. A. Al-Laham, J. Chem. Phys. 94, 6081 (1991); (c) G. A. Petersson, T. G. Tensfeldt, and J. A. Montgomery, J. Chem. Phys. 94, 6091 (1991); (d) G. A. Petersson and M. Braunstein, J. Chem. Phys. 83, 5129 (1985); (e) G. A. Petersson, A. K. Lee, and A. Bennett, J. Chem. Phys. 83, 5105 (1985).
(a) P. M. W. Gill, B. G. Johnson, J. A. Pople, and M. J. Frisch, Int. J. Quant. Chem. S26, 319 (1992); (b) B. G. Johnson, P. M. W. Gill, and J. A. Pople, J. Chem. Phys. 97, 7846 (1992); (c) P. M. W. Gill, B. G. Johnson, J. A. Pople, and M. J. Frisch, Chem. Phys. Lett. 197, 499 (1992).
(a) A. D. Becke, J. Chem. Phys. 96, 2155 (1992); (b) A. Becke, J. Chem. Phys. 97, 9173 (1992); (c) A. Becke, J. Chem. Phys. 98, 1372 (1993).
J. M. Seminario, Chem. Phys. Lett. 206, 547 (1993).
Author information
Authors and Affiliations
Editor information
Editors and Affiliations
Rights and permissions
Copyright information
© 1995 Springer Science+Business Media Dordrecht
About this chapter
Cite this chapter
Curtiss, L.A., Raghavachari, K. (1995). Calculation of Accurate Bond Energies, Electron Affinities, and Ionization Energies. In: Langhoff, S.R. (eds) Quantum Mechanical Electronic Structure Calculations with Chemical Accuracy. Understanding Chemical Reactivity, vol 13. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-011-0193-6_4
Download citation
DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-011-0193-6_4
Publisher Name: Springer, Dordrecht
Print ISBN: 978-94-010-4087-7
Online ISBN: 978-94-011-0193-6
eBook Packages: Springer Book Archive