www.wikidata.uk-ua.nina.az
Metod molekulyarnih orbitalej angl MO method ros metod MO ce metod nablizhenogo rozv yazannya elektronnogo rivnyannya Shredingera dlya bagatoelektronnih molekulyarnih sistem Gruntuyetsya na pobudovi povnoyi hvilovoyi funkciyi u viglyadi antisimetrizovanogo dobutku molekulyarnih orbitalej jogo zruchno zapisuvati yak determinant Molekulyarni orbitali u svoyu chergu zazvichaj predstavlyayut yak linijni kombinaciyi atomnih orbitalej nablizhennya MO LKAO Geometriya deskripciyi d orbitalejRozrahunkovij kvantovo himichnij metod v yakomu vikoristano odnoelektronne nablizhennyai kozhnomu z elektroniv u molekuli pripisuyutsya okremi hvilovi funkciyi molekulyarni orbitali z yakih buduyetsya zagalna hvilova funkciya vsih elektroniv molekuli Lezhit v osnovi yak napivempirichnih metodiv rozrahunku tak i metoda ab initio Dlya pobudovi mole kulyarnih orbitalej vikoristovuyutsya odnoelektronni atomni orbitali Zmist 1 Korotki istorichni vidomosti 2 Matematichni osnovi 3 Korelyacijni diagrami i orbitalna simetriya 4 Lokalizaciya molekulyarnih orbitalej 5 Granichni molekulyarni orbitali 6 Shlyahi utochnennya metodu 7 Perevagi j vadi 8 Div takozh 9 Dzherela 10 PrimitkiKorotki istorichni vidomosti RedaguvatiPidgruntya metodu bulo zakladene Gundom 1 ideya pro serednye pole tut vislovlena desho ranishe za Gartri Mallikenom 2 i Lennard Dzhonsom 3 analiz elektronnih konfiguracij atomiv ta dvohatomnih molekul v tomu chisli poyasnennya paramagnetizmu kisnyu Vid dvohatomnih molekul Malliken perejshov do bagatoatomnih 4 viznachivshi rol simetriyi molekuli ta yiyi vimogi do molekulyarnih orbitalej Hyukkel v 1930 1932 oprilyudniv cikl statej pro podvijnij zv yazok ta molekulu benzenu viyavilos sho metod molekulyarnih orbitalej tezh yak i metod valentnih zv yazkiv dozvolyaye poyasniti elektronne spryazhennya Piznishe Geppert Majyer ta Sklyar 5 zastosuvali metod molekulyarnih orbitalej do obchislennya energij zbudzhennya molekuli benzenu modelyuvannya UF spektriv zalishayetsya aktualnoyu zadacheyu kvantovoyi himiyi j dosi Praktichno suchasnoyi matematichnoyi formi matrichne formulyuvannya v nablizhenni MO LKAO metodu nadav Rutan 6 Cya forma vikoristovuyetsya v bilshosti kvantovohimichnih program Matematichni osnovi RedaguvatiDokladnishe Metod Gartri FokaMolekulyarnu spin orbital predstavlyayut u viglyadi dobutku prostorovoyi chastini f molekulyarnoyi orbitali ta spinovoyi chastini s yaka v comu vipadku vidpovidaye oriyentaciyi spinu vgoru a chi vniz b ps r 1 s 1 ϕ r 1 s s 1 displaystyle psi overrightarrow r 1 s 1 phi overrightarrow r 1 cdot sigma s 1 nbsp Tut nabir 4 h zminnih r 1 s 1 displaystyle overrightarrow r 1 s 1 nbsp ye koordinatami elektrona pid nomerom 1 Povna hvilova funkciya PS buduyetsya yak antisimetrizovanij dobutok tih spin orbitalej yaki zapovneni elektronami Jogo zazvichaj zapisuyut yak determinant Slejtera Primirom tak yiyi zapisuyut dlya chotirielektronnoyi sistemi iz zamknenoyu elektronnoyu obolonkoyu yak v atomi beriliyu dlya skorochennya zapisu zamist r 1 displaystyle overrightarrow r 1 nbsp ta s 1 displaystyle s 1 nbsp poznacheno lishe yihni nomeri PS 1 2 6 ϕ 1 1 a 1 ϕ 1 2 a 2 ϕ 1 3 a 3 ϕ 1 4 a 4 ϕ 1 1 b 1 ϕ 1 2 b 2 ϕ 1 3 b 3 ϕ 1 4 b 4 ϕ 2 1 a 1 ϕ 2 2 a 2 ϕ 2 3 a 3 ϕ 2 4 a 4 ϕ 2 1 b 1 ϕ 2 2 b 2 ϕ 2 3 b 3 ϕ 2 4 b 4 displaystyle Psi frac 1 2 sqrt 6 begin vmatrix phi 1 1 alpha 1 amp phi 1 2 alpha 2 amp phi 1 3 alpha 3 amp phi 1 4 alpha 4 phi 1 1 beta 1 amp phi 1 2 beta 2 amp phi 1 3 beta 3 amp phi 1 4 beta 4 phi 2 1 alpha 1 amp phi 2 2 alpha 2 amp phi 2 3 alpha 3 amp phi 2 4 alpha 4 phi 2 1 beta 1 amp phi 2 2 beta 2 amp phi 2 3 beta 3 amp phi 2 4 beta 4 end vmatrix nbsp Normuvalnij mnozhnik pered determinantom takij sho jogo kvadrat dorivnyuye chislu dodankiv v rozkritomu determinanti Konstrukciya takogo determinanta takozh viznachaye zagalnij spin sistemi elektroniv Navedenij priklad vidpovidaye dvom molekulyarnim orbitalyam f1 ta f2 kozhna z yakih zapovnena dvoma elektronami tobto zagalnij spin sistemi nulovij Dali v nablizhenni MO LKAO molekulyarnu orbital predstavlyayut yak linijnu kombinaciyu atomnih orbitalej ϕ i r j C i j x j r displaystyle phi i overrightarrow r sum j C ij chi j overrightarrow r nbsp Tut xj atomna orbital a Cij chislovi koeficiyenti v zagalnomu vipadku kompleksni Vidpovidnim doborom cih koeficiyentiv zabezpechuyutsya normuvannya ta ortogonalnist molekulyarnih orbitalej ci korisni vlastivosti virazhayutsya formuloyu ϕ i r ϕ j r d r 0 if i j 1 if i j displaystyle int phi i overrightarrow r phi j overrightarrow r d overrightarrow r begin cases 0 amp mbox if i neq j 1 amp mbox if i j end cases nbsp Elektronni formuli atomiv ye faktichno perelikom zapovnenih atomnih orbitalej i bezposeredno vidpovidayut slejterivskim determinantam Cij tut bude odinichnoyu matriceyu Koeficiyenti Cij viznachayut za dopomogoyu variacijnogo principu iz umovi minimumu povnoyi energiyi Dlya sproshennya vikoristovuyut nablizhennya serednogo polya v yakomu kozhen iz elektroniv ruhayetsya v elektrostatichnomu poli stvorenomu yadrami ta inshimi elektronami pri userednenni yihnih pozicij Bagatoelektronne rivnyannya rozpadayetsya v takomu nablizhenni v nabir odnoelektronnih iz efektivnim operatorom energiyi operatorom Foka abo fokianom i matematichno zadacha zvoditsya do znahodzhennya vlasnih vektoriv ta vlasnih znachen cogo operatora Ci vektori j ye kanonichnimi molekulyarnimi orbitalyami a vidpovidni yim vlasni znachennya yihnimi energiyami Teorema Kupmansa stverdzhuye sho u pevnomu nablizhenni ci orbitalni energiyi dayut ocinku dlya potencialiv ionizaciyi molekuli Molekulyarnih orbitalej obchislyuyut bilshe nizh neobhidno dlya pobudovi slejterivskogo determinantu Najnizhchi za orbitalnimi energiyami yaki vhodyat do determinantu nazivayut zapovnenimi odnokratno chi dvokratno zalezhno vid togo odin raz chi dvichi voni vhodyat do determinantu vsi inshi nazivayut virtualnimi Korelyacijni diagrami i orbitalna simetriya RedaguvatiDiv takozh Pravila Vudvorda Goffmana Gund Malliken vivchali dvohatomni molekuli pri zmini vidstani mizh yadrami v diapazoni vid neskinchennoyi izolovani atomi do nulovoyi t zv ob yednanij atom Dlya dvoh chi navit troh tochok cogo diapazonu izolovani atomi dvoatomna molekula z rivnovazhnoyu dovzhinoyu zv yazku ob yednanij atom buli vidomi elektronni spektri same ce dozvolilo vikonati analiz ta uzagalnennya Korelyacijni diagrami pokazuyut yak zminyuyetsya energiya orbitali pri zmini mizhatomnoyi vidstani yaki orbitali perehodyat odna v odnu U sukupnosti iz pravilom zberezhennya orbitalnoyi simetriyi zberezhennya simetriyi molekuli pri yiyi deformaciyi vede do zberezhennya tipiv simetriyi molekulyarnih orbitalej ta pravilom neperetinannya krivi orbitalnih energij dlya orbitalej odnakovoyi simetriyi na korelyacijnih diagramah ne peretinayutsya takij pidhid dozvoliv poyasniti pevni zakonomirnosti organichnih reakcij Same orbitalna simetriya ta princip yiyi zberezhennya dozvolyaye klasifikuvati kovalentni zv yazki na s tip ta p tip Ostannij vidigraye veliku rol v poyasnenni reakcijnoyi zdatnosti organichnih spoluk div koncepciyi spryazhennya aromatichnosti tosho Takozh na teoriyi simetriyi teoriyi grup gruntuyutsya taki modeli budovi kompleksnih spoluk yak teoriya kristalichnogo polya ta teoriya polya ligandiv Lokalizaciya molekulyarnih orbitalej RedaguvatiKanonichni molekulyarni orbitali delokalizovani po vsij molekuli Ce diametralno protilezhno do lokalizovanogo dvohelektronnogo zv yazku yakim operuye metod valentnih zv yazkiv Procedura lokalizaciyi molekulyarnih orbitalej isnuye bagato yiyi variantiv 7 8 9 ne ye chastinoyu metodu molekulyarnih orbitalej Vona spirayetsya na taku vlastivist determinanta yak stalist jogo znachennya pri utvorenni bud yakih linijnih kombinacij jogo ryadkiv Lokalizovani orbitali dovoli tochno vidtvoryuyut kovalentni zv yazki ta nepodileni elektronni pari ale voni na vidminu vid kanonichnih ne harakterizuyutsya orbitalnoyu energiyeyu Granichni molekulyarni orbitali RedaguvatiDokladnishe Molekulyarna orbital VZMO ta NVMOIdeya pro te sho pri himichnij vzayemodiyi virishalnu rol vidigraye vzayemodiya vishoyi zajnyatoyi molekulyarnoyi orbitali odnoyi molekuli nukleofila iz nizhchoyu vilnoyu inshoyi molekuli elektrofila privela do stvorennya novih sposobiv ocinki reakcijnoyi zdatnosti sered yakih teoriya granichnih orbitalej Fukuyi 10 ta teoriya zburen molekulyarnih orbitalej Dyuara 11 Shlyahi utochnennya metodu RedaguvatiU deyakih sistemah vnaslidok virodzhennya orbitalej ne vdayetsya odnoznachno obrati orbitali dlya sleterivskogo determinantu Tak v atomi boru atomni orbitali 2px 2py 2pz harakterizuyutsya odnakovoyu energiyeyu a na nih roztashovanij lishe odin elektron tozh v determinant mozhna vklyuchiti lishe odnu z nih U takih vipadkah slid vikoristovuvati linijni kombinaciyi ekvivalentnih za energiyeyu determinantiv perehoditi do t zv bagatodeterminantnih metodiv Ce vrahuvannya statichnoyi elektronnoyi korelyaciyi U zagalnomu vipadku vidsutnogo virodzhennya pobudova linijnih kombinacij kilkoh determinantiv yakim cogo razu vidpovidayut rizni znachennya energiyi dodaye gnuchkosti hvilovij funkciyi tobto pokrashuye yiyi Ce vrahuvannya dinamichnoyi elektronnoyi korelyaciyi Perevagi j vadi RedaguvatiPerevagi Na osnovi metodu molekulyarnih orbitalej bulo stvoreno bagato interpretativnih teorij tobto takih yaki ekstraguyut iz povnoyi hvilovoyi funkciyi himichno znachushu informaciyu bezposeredno pov yazanu iz strukturoyu molekul chi reakcijnoyi zdatnistyu Napivempirichnij metod Gyukkelya sho vikoristovuye matematichnij aparat metodu molekulyarnih orbitalej ye odnim iz nebagatoh nablizhenih metodiv v mezhah yakogo mozhlivi analitichni rishennya ta dovedennya vidnosno shirokogo naboru teorem Pristosovane do komp yuteriv matrichne formulyuvannya zumovilo shiroke vikoristannya metodu molekulyarnih orbitalej v suchasnih kvantovohimichnih programah de vin vidomij pid nazvoyu metodu Gartri Foka angl HF chi metodu samouzgodzhenogo polya angl SCF Najbilshoyu vadoyu odnodeterminantnogo variantu metodu molekulyarnih orbitalej ye vikoristannya nablizhennya serednogo polya tobto nevrahuvannya mittyevih pozicij elektroniv Ce zumovlyuye nabir sistematichnih pohibok zavishennya stupenya ionnosti zv yazku zavishennya energij elektronnogo zbudzhennya tosho Div takozh RedaguvatiMolekulyarna orbital Metod MO LKAO Metod GyukkelyaDzherela RedaguvatiMolekulyarnyh orbitalej metody Himicheskaya enciklopediya v 5 t gl red I L Knunyanc M Bolshaya Ros encikl 1992 T 3 Medi sulfidy Polimernye krasiteli Stb 231 Bibliogr v konce st ISBN 5 85270 039 8 ros Sleter Dzh Elektronnaya struktura molekul M Mir 1965 ros Glosarij terminiv z himiyi J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Doneck Veber 2008 758 s ISBN 978 966 335 206 0Primitki Redaguvati Hund F Zur Deutung der Molekelspektrum I Zs Phys 1927 T 40 S 742 764 DOI 10 1007 BF01400234 nim Mulliken R S The assignment of quantum number for electrons in molecules I Phys Rev 1928 T 32 S 186 222 DOI 10 1103 physrev 32 186 angl Lennard Jones J E The electronic structure of some diatomic molecules Trans Farad Soc 1929 T 25 S 668 686 DOI 10 1039 TF9292500668 angl Mulliken R S Electronic Structures of Polyatomic Molecules and Valence IV Electronic States Quantum Theory of the Double Bond Phys Rev 1933 T 43 S 279 302 DOI 10 1103 physrev 43 279 angl Goeppert Mayer M Sklar A L Calculations of the Lower Excited Levels of Benzene J Chem Phys 1938 T 6 S 645 652 DOI 10 1063 1 1750138 angl Roothaan C C J New Developments in Molecular Orbital Theory Rev Mod Phys 1951 T 23 S 69 89 DOI 10 1103 RevModPhys 23 69 angl Foster J M Boys S F Canonical Configuration Interaction Procedure Rev Mod Phys 1960 T 32 S 300 302 DOI 10 1103 RevModPhys 32 300 angl Edmiston C Ruedenberg K Localized Atomic and Molecular Orbitals Rev Mod Phys 1963 T 35 S 457 465 DOI 10 1103 RevModPhys 35 457 angl Pipek J Mezey P G A fast intrinsic localization procedure applicable for ab initio and semiempirical linear combination of atomic orbital wave functions J Chem Phys 1989 T 90 S 4916 4926 DOI 10 1063 1 456588 angl Fukui K Yonezawa T Nagata C Shingu H Molecular Orbital Theory of Orientation in Aromatic Heteroaromatic and Other Conjugated Molecules J Chem Phys 1954 T 22 S 1433 1442 DOI 10 1063 1 1740412 Dewar M J S A Molecular Orbital Theory of Organic Chemistry I General Primciples J Am Chem Soc 1952 T 74 S 3341 3345 DOI 10 1021 ja01133a038 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Metod molekulyarnih orbitalej amp oldid 38194195