Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
47
Добавлен:
19.04.2015
Размер:
450.39 Кб
Скачать

МОЛЕКУЛЫ

«ХИМИЧЕСКАЯ»

молекула

ХМ — фрагмент вещества

Свойства ХМ определяются косвенно — через свойства вещества (функциональные группы, структурная формула и др.)

«ФИЗИЧЕСКАЯ»

молекула

ФМ — изолированная механическая частица.

Свойства ФМ могут быть измерены приборами (масса, заряд, моменты, поляризуемость и др.)

Классическая

Квантовая

Квантовая

химия

химия

механика

Механическая модель молекулы

ГЛОБАЛЬНОЕ

ЛОКАЛЬНОЕ

описание

описание

ГЛОБАЛЬНОЕ описание

АΦ = АΦ

Волновая Значения функция наблюдаемых

Φ = ???

Xi, Yi, Zi xj, yj, zj

Волновая функция стационарного состояния

Φ = Φ(Xi, Yi, Zi, xj, yj, zj, j, k)

— координаты ядер ( i = 1, ... , N )

— координаты электронов ( j = 1, ... , n )

j — спиновые координаты электронов ( j = 1, ... , n )

k — спиновые координаты ядер ( k = 1, ... , N' )

Пренебрежение магнитными взаимодействиями Φ = Ψпростр(Xi, Yi, Zi, xj, yj, zj) Ωядернi) Ωэлектрj)

Пространственный множитель

Ψ(Xi, Yi, Zi, xj, yj, zj) =

= Ψt (X, Y, Z) Ψr (r, , ) Ψвнутр(Xi, Yi, Zi, xj, yj, zj)

Движение центра масс Поступательное Вращательное

«Частица в

«Трехмерный

трехмерном ящике»

ротатор»

Адиабатическое приближение

Ψвнутр(Xi, Yi, Zi, xj, yj, zj) = Ψядерн(Xi, Yi, Zi) Ψэлектр(xj, yj, zj)

1

2

1

2

v

v = 0

v = 0

v

1

2

1

2

v

 

– v

 

v = 0

v = 0

Гармоническое приближение

Ψядерн(Xi, Yi, Zi) = 1( 1) 2( 2) …. 3N–6( 3N–6)

Волновые функции одномерных осцилляторов (нормальных колебаний)

Ψэлектр(xj, yj, zj) = ???

Методы построения Ψэлектр.

I.Метод ВС (валентных схем)

Ψ= С1 Ψ1 + С2 Ψ2 + … + Сn Ψn

Базисный набор (волновые функции «резонансных форм»)

Резонансная форма (РФ) — особое состояние молекулы, приготавливаемое специальным прибором, измеряющим принадлежность электронов химическим атомам молекулы.

К какому «атому» принадлежит каждый из 10 электронов?

+8

+1

+1

 

«атом» О

«атом» Н

«атом» Н

Перегородки, не пропускающие электронов

Одна из РФ

Молекула

Н—О—Н

Н О Н

Набор

«атомов»

 

Ψ1

 

Ψ

Ψ2

Резонансные

молекула А

формы

 

 

Ψn

Ψ = С1 Ψ1 + С2 Ψ2 + … + Сn Ψn

Ψ1 = ? Ψ2 = ? Ψn = ?

Резонансная форма — набор невзаимодействующих атомов

Ψi = Φ1 Φ2 … Φn

Волновые функции «атомов», составляющих i-ю РФ

Построение волновой функции молекулы в методе ВС

1)определение набора РФ (всех возможных способов распределения электронов молекулы по «атомам»);

2)составление для каждого «атома» атомной волновой функции и ее оптимизация, например, методом самосогласованного поля Хартри-Фока;

3)построение волновых функций РФ в виде произведений атомных волновых функций;

4)составление линейной комбинации общего вида из волновых функций РФ;

5)оптимизация набора коэффициентов (С1, С2, ..., Cn) построенной линейной комбинации.