xTB CEH与PTB电子性质
比较水和铵离子的CEH、GFN2和PTB电荷，辨认实际输出文件、PTB零能量占位与轨道导出范围。
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同一个分子的部分电荷会随分配模型变化。本篇用中性水和+1电荷的铵离子，演示CEH、GFN2和PTB输出怎么读，重点是把方法与文件对应起来，而不是用电荷大小给方法排“好坏”。
1. 运行与输入#
下载完整输入、运行与绘图包，解压进入 xtb-cli-special，在已分配CPU作业内执行：
bash run.sh
也可 sbatch job.slurm 提交。CPU分区按56核整节点分配计费，本例一个线程，使用 xtb/6.7.1，绘图用 sisl/0.16.4。CPU队列维护时请待恢复后提交，不在登录节点做生产计算。共同资料包完整运行一次后即可阅读两篇教程，不需要反复计算。
cat inputs/water.xyz
cat inputs/ammonium.xyz
水分子完整输入为：
3
Fixed generic3D rotated teaching geometry
O 0.05291772109030 0.10583544218060 0.15875316327090
H 0.81682432412487 0.28469910273760 -0.38959556953728
H -0.14865865300789 0.94592297669472 0.57088389466498
XYZ坐标是Å。脚本对水设置 --chrg 0，对铵设置 --chrg 1；两者都是闭壳层。CEH使用 --ceh，PTB使用 --ptb，各自在独立 raw/ 子目录运行，避免输出互相覆盖。
2. CEH电荷要读取哪个文件#
cat raw/ceh-water/ceh.charges
cat raw/ceh-water/xtbout.json
ceh.charges 才是本次CEH电荷。当前6.7.1这条命令还执行了默认GFN2计算，JSON的 partial charges 属于GFN2，不能因为它们在同一目录，就把JSON电荷当成CEH。
| 水分子原子 | CEH/e | GFN2/e | PTB/e |
|---|---|---|---|
| O | −0.29445651 | −0.56363896 | −0.13850611 |
| H1 | +0.14722826 | +0.28181948 | +0.06925627 |
| H2 | +0.14722826 | +0.28181948 | +0.06924984 |
每种方法分别检查电荷总和；水约为0，铵约为+1。部分电荷不是唯一的形式氧化态，也不能把一套模型的电荷未经参数匹配就用于另一套力场。
3. PTB输出中的0能量与轨道长度#
cat raw/ptb-water/xtbout.json
cat results/SUMMARY.json
PTB提供电荷、偶极、键级等电子性质，本例不提供有效总能量或核梯度。JSON里 total energy 和 electronic energy 的0是占位，不能据此计算反应能、做能量比较或当作成功的结构优化结果。
本例水的JSON报告23个分子轨道，铵报告33个，但轨道能量和占据数组各只导出12个值。教程按实际导出范围读取，不把这12项当作全部轨道，也不补造缺失的虚轨道。导出的占据总和均为8个价电子。
bond orders 是带原子索引的稀疏列表，未列出的原子对不应直接补成精确零。总偶极包含模型自身贡献，不应只用部分电荷乘坐标替代；带电分子还要注意偶极原点。
4. 复查并重画#
module load sisl/0.16.4
python -B verify.py --reference
python -B plot.py
这些命令只读取已有输出。换自己的体系时先确认电荷、自旋、方法支持和字段含义，再组织后处理；不要只按JSON字段名字猜它是否是可用物理量。