Квантовая теория молекул (Часть 1). Шунина В.А - 24 стр.

UptoLike

24
представляет собой эффективный заряд атома В;
BAB
Q
γ
- кулоновская энергия
взаимодействия заряда атома В с электроном атома А (для нейтрального атома
В этот член равен нулю ).
Величина
(
)
BABAB
ZVγ−
называется интегралом проникновения. Вычис-
ления показывают, что эта энергия кулоновского взаимодействия (без обмен -
ных эффектов) электрона А с нейтральным атомом В , достаточно мала и ею
обычно пренебрегают. Однако для заряженных систем это не всегда корректно.
Метод ППДП/2 позволяет в удовлетворительном согласии с данными
эксперимента находить дипольные моменты молекул. Можно показать [4], что
выражение для дипольного момента молекулы , состоящей из атомов 1-го и 2-го
периодов, содержит два слагаемых:
01
µ=µ
rrr
.
(3.19)
Первое слагаемое,
0
µ
r
, определяется эффективными зарядами атомов, локализо-
ванными на ядрах :
0AA
A
2.5416QR(
дебай )
µ=
r
r
,
(3.20)
где
A
R
r
- радиус- вектор ядра атома А (в ангстремах ). Легко видеть , что (3.20)
представляет собой классический электрический момент молекулы в прибли-
жении точечных зарядов. Второе слагаемое зависит от недиагональных элемен -
тов матрицы плотности между 2s- и 2p-орбиталями и находится из выражения
i1
1A2sA,2pA
A
i
14.674P(
дебай ),ix,y,z,
µ=ξ=
(3.21)
где ξ
A
орбитальная экспонента для валентных орбиталей атома А (предпола-
гается , что используется параметризация, в которой орбитальные экспоненты
для оболочек s- и p-типа равны ).
Параметризация полуэмпирического метода ППДП/2
Результаты полуэмпирических расчетов не могут передавать достаточно
точно все химические и физические свойства молекул одновременно, так как
подгонка параметров производится по одному, реже по нескольким свойствам .
В связи с этим возникают различные параметризации методов, призванные
удовлетворительно описывать определенное свойство или группу свойств .
Существует несколько параметризаций метода ППДП (CNDO), исполь-
зуемых для расчетов различных характеристик. Главные из них - параметриза-
ция ППДП/2 (CNDO/2) для расчета основных и ППДП/С (CNDO/S) для расчета
возбужденных электронных состояний .
Параметризация ППДП/2. В методе ППДП параметры
0
AB
β
зависят толь-
ко от типа соседних атомов, а не от орбиталей и находятся как суммы величин :
()
000
ABAB
1
2
β=β
(3.18)
                                                 24

пред ставляетсобой эф ф ективны й заряд атом а В ; Q B γ AB - кулоновская энергия
взаим од ействия заряд а атом а В сэлектроном атом а А (д ля нейтрального атом а
В этотч лен равен нулю ).
       В елич ина ( Z Bγ AB − VAB ) назы вается интегр а л о м п р о ник но вения. В ы ч ис-
ления показы ваю т, ч то эта энергия кулоновского взаим од ействия (без обм ен-
ны х эф ф ектов) электрона А с нейтральны м атом ом В , д остаточ но м ала и ею
обы ч но пренебрегаю т. О д нако д ля заряженны х систем это невсегд а корректно.
       М етод ППД П/2 позволяет в уд овлетворительном согласии с д анны м и
эксперим ента нах од ить д ипольны е м ом енты м олекул. М ожно показать [4], ч то
вы ражение д ля д ипольного м ом ента м олекулы , состоящ ей из атом ов1-го и 2-го
период ов, сод ержитд ва слагаем ы х :
                                   r r       r
                                   µ = µ 0 + µ1 .                                    (3.19)
                      r
Первоеслагаем ое, µ0 , опред еляется эф ф ективны м и заряд ам и атом ов, локализо-
ванны м ина яд рах :                         r
                       r
                                         ∑
                       µ 0 = 2.5416 QA R A (д ебай) ,
                                         A
                                                                                     (3.20)
     r
гд е R A - рад иус-вектор яд ра атом а А (в ангстрем ах ). Л егко вид еть, ч то (3.20)
пред ставляет собой классич еский электрич еский м ом ент м олекулы в прибли-
жении точ еч ны х заряд ов. В торое слагаем ое зависитотнед иагональны х элем ен-
товм атрицы плотностим ежд у2s- и2p-орбиталям и инах од ится из вы ражения
            µ1i = −14.674 ∑ ξ A−1P2s A,2 pi A (д ебай), i = x, y,z,                    (3.21)
                              A
гд е ξA – орбитальная экспонента д ля валентны х орбиталей атом а А (пред пола-
гается, ч то используется парам етризация, в которой орбитальны е экспоненты
д ля оболоч екs- и p-типа равны ).

              П а р а м етр иза ция п о л уэ м п ир ич еск о го м ето д а П П Д П /2

      Результаты полуэм пирич еских расч етов не м огутперед авать д остаточ но
точ но все х им ич еские и ф изич еские свойства м олекул од новрем енно, таккак
под гонка парам етров производ ится по од ном у, реже по нескольким свойствам .
В связи с этим возникаю т различ ны е парам етризации м етод ов, призванны е
уд овлетворительно описы ватьопред еленноесвойство или группусвойств.
       Сущ ествует несколько парам етризаций м етод а ППД П (CNDO), исполь-
зуем ы х д ля расч етов различ ны х х арактеристик. Главны е из них - парам етриза-
ция ППД П/2 (CNDO/2) д ля расч ета основны х и ППД П/С (CNDO/S) д ля расч ета
возбужд енны х электронны х состояний.
       П а р а м етр иза ция П П Д П /2. В м етод е ППД П парам етры β 0AB зависяттоль-
ко оттипа сосед них атом ов, а неоторбиталей и нах од ятся каксум м ы велич ин:

                               β 0AB =
                                         2
                                           (
                                         1 0
                                             β A + β0B ) .                             (3.18)