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Das Geheimnis der Quantenchemie: Wie zeigt die Hartree-Fock-Methode die Verbindung zwischen Atomen?
Im Bereich der Quantenchemie ist das Verständnis, wie sich Elektronen durch Wechselwirkungen zwischen Atomen bewegen, der Schlüssel zum Verständnis chemischer Reaktionen.Die Hartree -Fock -Methode ist eine wirksame Technik zur Berechnung molekularer Orbitale, die auf der linearen Kombination von Atomorbitalen basiert und komplexe Verbindungen zwischen Atomen zeigt.
Beschreiben Sie die Elektronenkonfiguration eines Atoms unter Verwendung einer Elektronenwellenfunktion, damit jedes Atom als wolkenähnliche Struktur angesehen werden kann, die aus einer Wellenfunktion besteht.
Bereits 1929 stellte Sir John Leonard-Jones dieses Konzept zum ersten Mal ein und klärte die Bindung von zwei atomaren Molekülen in den Hauptfamilienelementen weiter, aber davor hatte Linus Pauling bereits Wasserstoffmoleküle-Ionen ähnliche Studien für H2+durchgeführt.
In der Hartree -Fock -Methode wird angenommen, dass die Anzahl der molekularen Orbitale der Anzahl der an der linearen Expansion beteiligten Atomorbitale entspricht.Diese Ansicht bedeutet, dass n atomare Orbitale zu n molekularen Orbitalen kombiniert werden können und diese molekularen Orbitale ihre jeweiligen Eigenschaften aufweisen.
Die mathematischen Beschreibungen dieser molekularen Orbitale sind normalerweise: 𝜙 i = c 1i 𝜒 1 + c 2i 𝜒 2 + ... + c ni 𝜒 n , wobei C den Koeffizienten darstellt, der jedem Atom -Orbital entspricht.
Um diese Koeffizienten zu finden, wird die Hartrie-Fokker-Methode verwendet, um die Gesamtenergie des Systems zu minimieren.Diese quantitative Methode hilft Wissenschaftlern, die Wechselwirkung zwischen Atomen bei chemischen Reaktionen genau zu berechnen.
Mit der Entwicklung der Computerchemie ist die LCAO -Methode jedoch nicht auf die tatsächliche Optimierung der Wellenfunktionen beschränkt, sondern wird auch als Instrument für qualitative Diskussionen verwendet, um die mit moderneren Methoden erzielten Ergebnisse vorherzusagen und zu interpretieren.
Durch Vergleich der atomaren Orbitalenergie einzelner Atome und der Anwendung bekannter Wechselwirkungsregeln kann die Form der molekularen Orbitale und deren jeweiligen Energien grob abgeleitet werden.
Die Verwendung von Diagrammen kann diese Argumente, die als Korrelationsdiagramme bezeichnet werden, weiter deutlich ausdrücken.Die resultierende atomare Orbitalenergie kann erhalten werden, indem experimentelle Daten aus dem Theorem von Kupman berechnet oder stützt.
Der erste Schritt in diesem Prozess besteht darin, den Molekülen eine Punktgruppe zuzuweisen.Jede Gruppenoperation wird auf das Molekül angewendet, und die Anzahl der unpassiven Bindungen ist der Charakter der Operation.Diese Form der reduzierbaren Darstellung wird in die Summe irreduzibler Darstellungen zerlegt, die Symmetrie darstellen, die den beteiligten Umlaufbahnen entsprechen.
Die molekulare Orbitalkarte liefert eine einfache qualitative Beschreibung der LCAO -Verarbeitung, während die Hekel -Methode, die erweiterte Hekel -Methode und die Pariser -Parr -Pople -Methode eine quantitative theoretische Unterstützung liefern.
Wie genau wirkt sich der Hartree -Fock -Ansatz auf unser Verständnis von chemischen Reaktionen aus?Diese Studien helfen uns nicht nur dabei, die Verbindungen zwischen Atomen zu enthüllen, sondern uns auch dazu auffordern, über den nächsten Weg nachzudenken?
