www.wikidata.uk-ua.nina.az

Молекулярна орбіталь наближена хвильова функція електронів молекули утворена суперпозицією атомних орбіталей різних атом

Молекулярна орбіталь

Молекулярна орбіталь — наближена хвильова функція електронів молекули, утворена суперпозицією атомних орбіталей різних атомів.

Одна з молекулярних орбіталей (LUMO) формальдегіду

Загальна характеристика Редагувати

Електронний стан, який описується молекулярною орбіталлю, делокалізований у межах усієї молекули.

Зазвичай хвильова функція молекули шукається у вигляді детермінанта Слейтера, утвореного із молекулярних орбіталей із невідомими коефіцієнтами. Коефіцієнти знаходяться із розв'язку рівняння Шредінгера одним із методів квантової механіки, наприклад, варіаційним методом, одним з яких є метод Гартрі — Фока.

Одноелектронна хвильова функція, що описує рух електрона в ефективному полі ядер та інших електронів молекули як цілого. Така орбіталь звичайно простягається на всю молекулу або на багато атомів у молекулі і представляється як комбінація атомних орбіталей. Графічно дається у вигляді контурної діаграми, на якій хвильова функція має певне значення, чи вказується область простору, де фіксована висока (вибрана довільно, наприклад, 95 %) ймовірність знаходження електрона, що займає цю орбіталь, з наведенням знаку (+ чи –) хвильової функції в кожній частині цієї області.

Вища ЗМО та нижча ВМО Редагувати

Схематичне зображення HOMO та LUMO

В основному стані молекули її електрони заповнюють усі орбіталі з найменшими енергіями. Та орбіталь, яка серед заповнених в основному стані має найбільшу енергію, зазвичай в літературі позначається абревіатурою ВЗМО (вища зайнята молекулярна орбіталь) або частіше англійською абревіатурою HOMO (highest occupied molecular orbital — найвища заповнена молекулярна орбіталь).

Наступна за енергією орбіталь називається НВМО (найнижча вакантна молекулярна орбіталь) або LUMO (lowest unoccupied molecular orbital — найнижча незаповнена молекулярна орбіталь). НВМО — повністю чи частково вакантна молекулярна орбіталь, що має найнижчу енергію з усіх незаселених орбіталей хімічної частинки. Її енергія отримується при розрахунках методом молекулярних орбіталей і представляє спорідненість до електрона даної молекулярної частинки, а також може характеризувати реактивність такої частинки як електрофілу.

Локалізована молекулярна орбіталь — молекулярна орбіталь, що простягається не на всю молекулу, а лише на певний її фрагмент, та є просторово виділеною з-поміж інших орбіталей, наприклад, молекулярна орбіталь типу σ, що наближено описує C–H зв'язок у метані.

Однозаселена молекулярна орбіталь (ОЗМО) Редагувати

  • 1. Заселена одним електроном вища зайнята молекулярна орбіталь радикала.
  • 2. У загальному випадку — будь-яка молекулярна орбіталь, на якій є один електрон.

Антизв'язуюча орбіталь Редагувати

Молекулярна орбіталь, яка є комбінацією атомних орбіталей, і має енергію, вищу за енергії атомних орбіталей, що входять до її складу. Наявність на ній електронів послаблює хімічні зв'язки. Вона може бути описана як наслідок такої взаємодії атомних орбіталей на зв'язуваних атомах, яка приводить до зменшення електронної густини в між'ядерному просторі та до дестабілізації молекулярної частинки. Для двохатомних молекул — молекулярна орбіталь, в якій електронна густина сконцентрована не в між'ядерному просторі, а поза ним. Антизв'язуючі електрони — електрони, які займають незв'язуючі молекулярні орбіталі, їх наявність веде до послаблення зв'язків.

Аналіз молекулярних орбіталей води Редагувати

Для аналізу симетрії МО на основі результатів квантовохімічних розрахунків необхідно:

  1. визначити точкову групу молекули
  2. провірити, яка система координат використана у розрахунку і чи збігаються елементи симетрії з приведеними у таблиці характерів
  3. якщо раніше підготовлена таблиця симетризованих орбіталей, корисно нею скористуватися.
  • Декартові координати дозволяють визначити структуру атомів молекули і її орієнтацію у просторі.
  • Точкова група молекули .
  • Напівемпіричний розрахунок виконаний у валентному наближенні, враховується вісім електронів (ne=8): шість електронів атому О і по одному електрону від двох атомів Н. Відповідно, чотири МО із шести зайняті.
x y z
1 O 0. 0. 0.
2 H 0. 0.76 0.59
3 H 0. -0.76 0.59

Матриця коефіцієнтів розкраду МО по АО для молекули води, отримана півемпіричним методом РМЗ, має наступний вигляд:

1 O

0.878

0.

0.

-0.108

0.

0.

0.770

0.

0.339

0.

0.

0.826

0.

1.000

0.

0.

0.336

0.

0.

-0.552

0.

0.

0.638

0.

2 H 1s 0.329 0.451 -0.317 0. 0.539 -0.545
3 H 1s 0.329 -0.451 -0.317 0. 0.539 0.545

Щоб визначити симетрію кожної МО, необхідно проаналізувати коефіцієнти . Так як у одну й ту ж МО не могуть входити атомні чи симетризовані орбіталі, які перетворюються по різним неприводимим представленням (НП) групи, для визначення симетрії МО достатньо розглянути лише декотрі найбільш характерні вклади:

  • У молекулярну орбіталь с ненульовими коефіцієнтами входять лише повносиметричні АО: та повносиметрична комбінація з цього слідує, що МО має симетрію .
  • МО має симетрію , оскільки вона побудована з АО і симетризованої орбіталі виду які перетворюються по НП .
  • МО має симетрію , оскільки, як і для , вона є лінійною комбінацією орбіталей, які перетворюються по цьому НП. Тк як це вже друга МО симетрії , їй присвоюється номер 2: «» на відміну від МО .
  • HOMO складається тільки з АО атома О і має симетрію .
  • LUMO включає АО , цього достатньо, щоб приписати їй симетрію ; це третя повносиметрична МО.
  • МО з більшим вкладом АО має симетрію .

Таким чином, згідно результатам даного розрахунку, молекула води в основному стані має електронну конфігурацію

Джерела Редагувати

Посилання Редагувати

  • Szabo A., Ostlund N. S. Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory / Attila Szabo, Neil S. Ostlund. — Mineola, N. Y. : Dover Publications, 1996. — 864 p. — ISBN 978-0486691862.
  • Ластухін Ю. О., Воронов С. А. Органічна хімія. — Вид. 2-ге, перероб. і доп. — Львів : Центр Європи, 2001. — ISBN 966-7022-19-6.


Це незавершена стаття з хімії.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Molekulyarna orbital nablizhena hvilova funkciya elektroniv molekuli utvorena superpoziciyeyu atomnih orbitalej riznih atomiv Odna z molekulyarnih orbitalej LUMO formaldegidu Zmist 1 Zagalna harakteristika 2 Visha ZMO ta nizhcha VMO 3 Odnozaselena molekulyarna orbital OZMO 4 Antizv yazuyucha orbital 5 Analiz molekulyarnih orbitalej vodi 6 Dzherela 7 PosilannyaZagalna harakteristika RedaguvatiElektronnij stan yakij opisuyetsya molekulyarnoyu orbitallyu delokalizovanij u mezhah usiyeyi molekuli Zazvichaj hvilova funkciya molekuli shukayetsya u viglyadi determinanta Slejtera utvorenogo iz molekulyarnih orbitalej iz nevidomimi koeficiyentami Koeficiyenti znahodyatsya iz rozv yazku rivnyannya Shredingera odnim iz metodiv kvantovoyi mehaniki napriklad variacijnim metodom odnim z yakih ye metod Gartri Foka Odnoelektronna hvilova funkciya sho opisuye ruh elektrona v efektivnomu poli yader ta inshih elektroniv molekuli yak cilogo Taka orbital zvichajno prostyagayetsya na vsyu molekulu abo na bagato atomiv u molekuli i predstavlyayetsya yak kombinaciya atomnih orbitalej Grafichno dayetsya u viglyadi konturnoyi diagrami na yakij hvilova funkciya maye pevne znachennya chi vkazuyetsya oblast prostoru de fiksovana visoka vibrana dovilno napriklad 95 jmovirnist znahodzhennya elektrona sho zajmaye cyu orbital z navedennyam znaku chi hvilovoyi funkciyi v kozhnij chastini ciyeyi oblasti Visha ZMO ta nizhcha VMO Redaguvati nbsp Shematichne zobrazhennya HOMO ta LUMOV osnovnomu stani molekuli yiyi elektroni zapovnyuyut usi orbitali z najmenshimi energiyami Ta orbital yaka sered zapovnenih v osnovnomu stani maye najbilshu energiyu zazvichaj v literaturi poznachayetsya abreviaturoyu VZMO visha zajnyata molekulyarna orbital abo chastishe anglijskoyu abreviaturoyu HOMO highest occupied molecular orbital najvisha zapovnena molekulyarna orbital Nastupna za energiyeyu orbital nazivayetsya NVMO najnizhcha vakantna molekulyarna orbital abo LUMO lowest unoccupied molecular orbital najnizhcha nezapovnena molekulyarna orbital NVMO povnistyu chi chastkovo vakantna molekulyarna orbital sho maye najnizhchu energiyu z usih nezaselenih orbitalej himichnoyi chastinki Yiyi energiya otrimuyetsya pri rozrahunkah metodom molekulyarnih orbitalej i predstavlyaye sporidnenist do elektrona danoyi molekulyarnoyi chastinki a takozh mozhe harakterizuvati reaktivnist takoyi chastinki yak elektrofilu Lokalizovana molekulyarna orbital molekulyarna orbital sho prostyagayetsya ne na vsyu molekulu a lishe na pevnij yiyi fragment ta ye prostorovo vidilenoyu z pomizh inshih orbitalej napriklad molekulyarna orbital tipu s sho nablizheno opisuye C H zv yazok u metani Odnozaselena molekulyarna orbital OZMO Redaguvati1 Zaselena odnim elektronom visha zajnyata molekulyarna orbital radikala 2 U zagalnomu vipadku bud yaka molekulyarna orbital na yakij ye odin elektron Antizv yazuyucha orbital RedaguvatiMolekulyarna orbital yaka ye kombinaciyeyu atomnih orbitalej i maye energiyu vishu za energiyi atomnih orbitalej sho vhodyat do yiyi skladu Nayavnist na nij elektroniv poslablyuye himichni zv yazki Vona mozhe buti opisana yak naslidok takoyi vzayemodiyi atomnih orbitalej na zv yazuvanih atomah yaka privodit do zmenshennya elektronnoyi gustini v mizh yadernomu prostori ta do destabilizaciyi molekulyarnoyi chastinki Dlya dvohatomnih molekul molekulyarna orbital v yakij elektronna gustina skoncentrovana ne v mizh yadernomu prostori a poza nim Antizv yazuyuchi elektroni elektroni yaki zajmayut nezv yazuyuchi molekulyarni orbitali yih nayavnist vede do poslablennya zv yazkiv Analiz molekulyarnih orbitalej vodi RedaguvatiDlya analizu simetriyi MO na osnovi rezultativ kvantovohimichnih rozrahunkiv neobhidno viznachiti tochkovu grupu molekuli proviriti yaka sistema koordinat vikoristana u rozrahunku i chi zbigayutsya elementi simetriyi z privedenimi u tablici harakteriv yaksho ranishe pidgotovlena tablicya simetrizovanih orbitalej korisno neyu skoristuvatisya Dekartovi koordinati dozvolyayut viznachiti strukturu atomiv molekuli i yiyi oriyentaciyu u prostori Tochkova grupa molekuli C 2 v displaystyle C 2v nbsp Napivempirichnij rozrahunok vikonanij u valentnomu nablizhenni vrahovuyetsya visim elektroniv ne 8 shist elektroniv atomu O i po odnomu elektronu vid dvoh atomiv N Vidpovidno chotiri MO iz shesti zajnyati x y z1 O 0 0 0 2 H 0 0 76 0 593 H 0 0 76 0 59Matricya koeficiyentiv rozkradu MO po AO C m i displaystyle C mu i nbsp dlya molekuli vodi otrimana pivempirichnim metodom RMZ maye nastupnij viglyad ϕ 1 displaystyle phi 1 nbsp ϕ 2 displaystyle phi 2 nbsp ϕ 3 displaystyle phi 3 nbsp ϕ 4 displaystyle phi 4 nbsp ϕ 5 displaystyle phi 5 nbsp ϕ 6 displaystyle phi 6 nbsp 1 O 2 s displaystyle 2s nbsp 2 p x displaystyle 2p x nbsp 2 p y displaystyle 2p y nbsp 2 p z displaystyle 2p z nbsp 0 878 0 0 0 108 0 0 0 7700 0 339 0 0 0 826 0 1 0000 0 0 336 0 0 0 552 0 0 0 6380 2 H 1s 0 329 0 451 0 317 0 0 539 0 5453 H 1s 0 329 0 451 0 317 0 0 539 0 545Shob viznachiti simetriyu kozhnoyi MO neobhidno proanalizuvati koeficiyenti C m i displaystyle C mu i nbsp Tak yak u odnu j tu zh MO ne mogut vhoditi atomni chi simetrizovani orbitali yaki peretvoryuyutsya po riznim neprivodimim predstavlennyam NP grupi dlya viznachennya simetriyi MO dostatno rozglyanuti lishe dekotri najbilsh harakterni vkladi U molekulyarnu orbital ϕ 1 displaystyle phi 1 nbsp s nenulovimi koeficiyentami vhodyat lishe povnosimetrichni AO 2 s O C 11 0 878 2 p z O displaystyle 2s O C 11 0 878 2pz O nbsp ta povnosimetrichna kombinaciya 1 s H 1 1 s H 2 displaystyle 1s H1 1s H2 nbsp z cogo sliduye sho MO ϕ 1 displaystyle phi 1 nbsp maye simetriyu a 1 displaystyle a 1 nbsp MO ϕ 2 displaystyle phi 2 nbsp maye simetriyu b 2 displaystyle b 2 nbsp oskilki vona pobudovana z AO 2 p y O displaystyle 2p y O nbsp i simetrizovanoyi orbitali vidu 1 s H 1 1 s H 2 displaystyle 1s H1 quad quad 1s H2 nbsp yaki peretvoryuyutsya po NP b 2 displaystyle b 2 nbsp MO ϕ 3 displaystyle phi 3 nbsp maye simetriyu a 1 displaystyle a 1 nbsp oskilki yak i dlya ϕ 1 displaystyle phi 1 nbsp vona ye linijnoyu kombinaciyeyu orbitalej yaki peretvoryuyutsya po comu NP Tk yak ce vzhe druga MO simetriyi a 1 displaystyle a 1 nbsp yij prisvoyuyetsya nomer 2 2 a 1 displaystyle 2a 1 nbsp na vidminu vid MO ϕ 1 displaystyle phi 1 nbsp 1 a 1 displaystyle 1a 1 nbsp HOMO ϕ 4 displaystyle phi 4 nbsp skladayetsya tilki z p x displaystyle p x nbsp AO atoma O i maye simetriyu b 1 displaystyle b 1 nbsp LUMO ϕ 5 displaystyle phi 5 nbsp vklyuchaye AO 2 s o displaystyle 2s o nbsp cogo dostatno shob pripisati yij simetriyu a 1 displaystyle a 1 nbsp ce tretya povnosimetrichna MO MO ϕ 6 displaystyle phi 6 nbsp z bilshim vkladom AO 2 p y O displaystyle 2p y O nbsp maye simetriyu b 2 displaystyle b 2 nbsp Takim chinom zgidno rezultatam danogo rozrahunku molekula vodi v osnovnomu stani maye elektronnu konfiguraciyu 1 a 1 2 1 b 2 2 2 a 1 2 1 b 1 2 3 a 1 0 2 b 2 0 displaystyle 1a 1 2 1b 2 2 2a 1 2 1b 1 2 3a 1 0 2b 2 0 nbsp Dzherela RedaguvatiGlosarij terminiv z himiyi uklad J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Don Veber 2008 738 s ISBN 978 966 335 206 0 Posilannya RedaguvatiSzabo A Ostlund N S Modern Quantum Chemistry Introduction to Advanced Electronic Structure Theory Attila Szabo Neil S Ostlund Mineola N Y Dover Publications 1996 864 p ISBN 978 0486691862 Lastuhin Yu O Voronov S A Organichna himiya Vid 2 ge pererob i dop Lviv Centr Yevropi 2001 ISBN 966 7022 19 6 nbsp Ce nezavershena stattya z himiyi Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi nbsp Ce nezavershena stattya z fiziki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Molekulyarna orbital amp oldid 38195273