Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

6: Електронна структура

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    18973

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання

    Теми, з якими ви повинні бути знайомі, включають

    • Моделі Хатрі та Хартрі-Фока,
    • Теорема Купмана
    • Атомні базисні функції - Слейтер і Гауссова- і позначення, що використовуються для їх опису.
    • Статична та динамічна електронна кореляція.
    • Методи CI, MPPT, CC та DFT для лікування кореляції, а також методи функції EOM або Greens.
    • Правила Слейтер-Кондона.
    • Методи QM-MM.
    • Експериментальні засоби зондування електронних структур, включаючи методи метастабільних станів.
    • Різний внесок у спектроскопічні форми ліній та розширення ліній.

    Електрони - це «клей», який утримує ядра разом в хімічних зв'язках молекул і іонів. Звичайно, саме позитивні заряди ядер пов'язують електрони з ядрами. Змагання серед кулонівських відбитків та атракціонів, а також існування ненульової електронної та ядерної кінетичної енергій роблять лікування повного електронно-ядерного рівняння Шредінгера надзвичайно складною задачею. Теорія електронної структури стосується квантових станів електронів, як правило, в межах наближення Борна-Оппенгеймера (тобто з фіксованими ядрами). Він також стосується сил, які присутність електронів створює на ядрах; саме ці сили визначають геометрії та енергії різних стійких структур молекули, а також перехідні стани, що з'єднують ці стабільні структури. Оскільки існують наземні та збуджені електронні стани, кожне з яких має різні електронні властивості, для кожного такого електронного стану існують різні геометрії стабільної структури та перехідного стану. Теорія електронної структури стосується всіх цих станів, їх ядерних структур та спектроскопії (наприклад, електронних, коливальних, обертальних), що з'єднують їх. У цій главі ви познайомилися з багатьма основними темами теорії електронної структури.

    • 6.1: Теоретична обробка електронної структури
      Електронна енергія Борна-Оппенгеймера, (E (r), як функція 3N координат атомів N в молекулі відіграє центральну роль. Саме на цьому ландшафті шукають стабільні ізомери і перехідні стани, і саме друга похідна (Гессіанська) матриця цієї функції забезпечує гармонічні коливальні частоти таких ізомерів. У цій главі будуть представлені інструменти, що використовуються для вирішення електронного рівняння Шредінгера для генерації E (R) та електронної хвильової функції.
    • 6.2: Орбіталі
    • 6.3: Наближення Хартрі-Фока
      Наближення Хартрі ігнорує важливу властивість електронних хвильових функцій - їх перестановну антисиметрію.
    • 6.4: Недоліки єдиної детермінантної моделі
    • 6.5: Різні підходи до електронної кореляції
    • 6.6: Правила Слейтера-Кондона
      Для формування елементів гамільтонової матриці між будь-якою парою детермінант Слейтера, побудованих з ортонормальних спин-орбіталів, використовуються так звані правила Слейтера-Кондона. Ці правила виражають всі незникаючі елементи матриці за участю одно- або двох електронних операторів.
    • 6.7: Молекули вбудовані в конденсовані середовища
    • 6.8: Методи високого класу для лікування електронної кореляції
      Хоча їх детальна обробка виходить за рамки цього тексту, важливо розуміти, що нові підходи завжди розробляються у всіх областях теоретичної хімії. У цьому розділі я хочу познайомити вас з двома інструментами, які доводять, що пропонують високу точність при обробці енергій електронної кореляції. Це так звані квантові квантові Монте-Карло і r1,2- підходи до цієї проблеми.
    • 6.9: Експериментальні зонди електронної структури
      Видимі і ультрафіолетові спектроскопії використовують дослідження переходів між станами молекул/іонів - такі називаються електронними переходами. Коли такі переходи відбуваються, початкові та кінцеві стани, як правило, відрізняються за своїми електронними, коливальними та обертальними енергіями, оскільки будь-яка зміна орбітальної заповнюваності електронів спричинить зміни енергетичної поверхні Борна-Оппенгеймера, яка регулює коливальний та обертальний характер.
    • 6.10: Молекулярні орбіталі
      Перш ніж перейти до обговорення методів, що виходять за рамки моделі ВЧ, доцільно вивчити деякі обчислювальні зусилля, які йдуть на проведення обчислення HF SCF на молекулі.

    Дописувачі та атрибуція