ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
42
В основу теории ММО его создателями было положено одноэлектронное
приближение , при котором каждый электрон считается квазинезависимой
частицей и описывается своей волновой функцией. Обычно вводится и другое
приближение - одноэлектронные молекулярные орбитали (МО) получаются как
линейные комбинации атомных орбиталей (АО ) (приближение ЛКАО - МО).
Теория МО исходила из того , что каждый электрон молекулы находится в
поле всех ее атомных ядер и остальных электронов. Теория атомных орбиталей
(АО ), описывающая электронное строение атомов, включалась в теорию МО
как частный случай, когда в системе имеется только одно атомное ядро . Далее,
теория МО рассматривала все химические связи как многоцентровые (по числу
атомных ядер в молекуле ) и тем самым полностью делокализованные . С этой
точки зрения всякого рода преимущественная локализация электронной
плотности около определенной части атомных ядер есть приближение ,
обоснованность которого должна быть выяснена в каждом конкретном случае .
В общем случае метод МО рассматривал образование химических связей
как результат движения всех электронов в суммарном поле , созданном всеми
электронами и всеми ядрами исходных атомов. Однако поскольку основной
вклад в образование связей дают электроны наружных (валентных) оболочек,
обычно ограничивались рассмотрением только этих электронов. Полная
волновая функция Ψ молекулы конструировалась из одноэлектронных МО ψ
i
с
учетом требования антисимметрии волновой функции, вытекающего из
принципа Паули.
Согласно основной идее МО ЛКАО волновая функция для двухатомной
молекулы A-B должна быть записана в виде :
BAМО
ψ
±
ψ
=
Ψ
21
cc (19)
При взаимодействии атомов различных элементов коэффициенты c
1
и c
2
выражают меру полярности связи, а также показывают долю участия
соответствующей АО при конструировании МО. Представления В . Косселя о
возникновении в химических соединениях обособленных ионов или воззрения
Дж. Льюиса об образовании двухцентровых двухэлектронных химических
связей естественно включаются в теорию МО как некоторые частные случаи.
При подстановке волновой функции (19) в уравнение Шредингера можно
получить выражение для энергии образования МО, которое подобно
соответствующей характеристике для МВС и представляет собой
алгебраическую сумму кулоновского Q и обменного
β
интегралов:
β
±
=
Q
E
(20)
Как и в МВС, обменный интеграл имеет отрицательный знак и
Q
>>
β
.
Если
β
+
=
Q
E
, возникающая молекулярная орбиталь называлась
связывающей (СМО). Она соответствует симметричной волновой функции и
сопровождается понижением общей энергии системы. Антисимметричной
волновой функции должно отвечать повышение энергии образования МО
β
−
=
Q
E
, что соответствует образованию разрыхляющей молекулярной
42
В о сно в у т е о рии М М О е го со здат е лями было по ло ж е но о дно эле ктро нно е
приближ е ние , при ко т о ро м каж дый эле ктро н счит ае т ся кв азине зав исимо й
част ице й и о писыв ае т ся св о е й в о лно в о й функцие й. О бычно в в о дит ся и друго е
приближ е ние - о дно эле ктро нные мо ле кулярные о рбит али (М О ) по лучаю т сякак
лине йные ко мбинации ат о мных о рбит але й (АО ) (приближ е ние ЛК АО - М О ).
Т е о рия М О исхо дила из т о го , чт о каж дый эле ктро н мо ле кулы нахо дит ся в
по ле в се х е е ат о мных яде р и о ст альных эле ктро но в . Т е о рияат о мных о рбит але й
(АО ), о писыв аю щ ая эле ктро нно е ст ро е ние ат о мо в , в клю чалась в т е о рию М О
какчаст ный случай, ко гда в сист е ме име е т сят о лько о дно ат о мно е ядро . Д але е ,
т е о рияМ О рассмат рив ала в се химиче ские св язи какмно го це нт ро в ые (по числу
ат о мных яде р в мо ле куле ) и т е м самым по лно ст ью де ло кализо в анные . С эт о й
т о чки зре ния в сяко го ро да пре имущ е ст в е нная ло кализация эле ктро нно й
пло т но ст и о ко ло о пре де ле нно й част и ат о мных яде р е ст ь приближ е ние ,
о бо сно в анно ст ь ко т о ро го до лж на быт ь в ыясне на в каж до м ко нкре т но м случае .
В о бщ е м случае ме т о д М О рассмат рив ал о бразо в ание химиче ских св язе й
какре зульт ат дв иж е ния в се х эле ктро но в в суммарно м по ле , со зданно м в се ми
эле ктро нами и в се ми ядрами исхо дных ат о мо в . О днако по ско льку о сно в но й
в клад в о бразо в ание св язе й даю т эле ктро ны наруж ных (в але нт ных) о бо ло че к,
о бычно о граничив ались рассмо т ре ние м т о лько эт их эле ктро но в . По лная
в о лно в ая функцияΨ мо ле кулы ко нст руиро в алась из о дно эле ктро нных М О ψi с
уче т о м т ре бо в ания ант исимме т рии в о лно в о й функции, в ыт е каю щ е го из
принципа Паули.
С о гласно о сно в но й иде е М О ЛК АО в о лно в ая функция для дв ухат о мно й
мо ле кулы A-B до лж на быт ь записана в в иде :
ΨМ О = c1ψ A ± c 2 ψ B (19)
При в заимо де йст в ии ат о мо в различных эле ме нт о в ко эффицие нт ы c1 и c2
в ыраж аю т ме ру по лярно ст и св язи, а т акж е по казыв аю т до лю участ ия
со о т в е т ст в ую щ е й АО при ко нст руиро в ании М О . Пре дст ав ле ния В . К о ссе ля о
в о зникно в е нии в химиче ских со е дине ниях о бо со бле нных ио но в или в о ззре ния
Д ж . Лью иса о б о бразо в ании дв ухце нт ро в ых дв ухэле ктро нных химиче ских
св язе й е ст е ст в е нно в клю чаю т сяв т е о рию М О какне ко т о рые част ные случаи.
При по дст ано в ке в о лно в о й функции (19) в урав не ние Ш ре динге ра мо ж но
по лучит ь в ыраж е ние для эне ргии о бразо в ания М О , ко т о ро е по до бно
со о т в е т ст в ую щ е й характе рист ике для М В С и пре дст ав ляе т со бо й
алге браиче скую сумму куло но в ско го Q и о бме нно го β инт е грало в :
E = Q ±β (20)
К аки в М В С , о бме нный инт е грал име е т о т рицат е льный знаки β >> Q .
Е сли E = Q + β , в о зникаю щ ая м о ле кулярная о рб и таль назыв алась
связы вающ е й (С М О ). О на со о т в е т ст в уе т симме т рично й в о лно в о й функции и
со про в о ж дае т ся по ниж е ние м о бщ е й эне ргии сист е мы. Ант исимме т рично й
в о лно в о й функции до лж но о т в е чат ь по в ыш е ние эне ргии о бразо в ания М О
E = Q − β , чт о со о т в е т ст в уе т о бразо в анию разрыхляю щ е й мо ле кулярно й
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 40
- 41
- 42
- 43
- 44
- …
- следующая ›
- последняя »
