1 / 72

7. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE

7. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE. 7.1 A variációs elv. A modell: (a Born-Oppenheimer közelítés szerint) A magokat rögzítjük, ezek terében röpködnek az elektronok. Schrödinger-egyenlet. : elektronok kinetikus energiája. : potenciális energiák. : elektronok és magok vonzása.

amelia
Download Presentation

7. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. 7. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE

  2. 7.1 A variációs elv

  3. A modell: (a Born-Oppenheimer közelítés szerint) A magokat rögzítjük, ezek terében röpködnek az elektronok.

  4. Schrödinger-egyenlet : elektronok kinetikus energiája : potenciális energiák : elektronok és magok vonzása : elektronok közötti taszítás : nem operátor, a magok rögzítése miatt konstans. : elektron energiája

  5. Ezt a differenciál egyenletet nem lehet analitikusan megoldani, csak közelítő módszerrel (numerikusan).

  6. A variációs elv. Iterációs eljárás. : kiindulási hullámfüggvény : közelítő energia alapállapotban

  7. Ha egybeesik a keresett -lal E’=Eo. • Az összes többi -vel kapott E’>Eo-nál. : a hullámfüggvény alapállapotban Eo : alapállapotú energia.

  8. Elektonállapotok I: alapállapot Számításos kémia - molekulák egyensúlyi geometriája - normálrezgések frekvenciája és alakja - töltéseloszlás az atomokon - kémiai reakciók

  9. Elektonállapotok II: gerjesztett állapotok Fotofizika (spektroszkópia) Fotokémia Fotobiológia

  10. Példa fotokémiai reakcióra: fotokróm vegyület merocianin piros látható (zöld) fénnyel besugározva gyűrűzárás spiropirán színtelen UV fénnyel besugározva gyűrűnyílás

  11. Fotokémia - gerjesztett állapotú molekulák reakciói Az oxigén jellegzetes szerveskémiai reakciói: Alapállapotban: R• + O2  RO2• Gerjesztett állapotban: >C=C< + O2* >C-C<  2 >C=O O-O

  12. Példa fotobiológiai folyamatra:bőrünk lebarnulása, és az ezzel járó öregedésAz UV sugarak káros hatása elleni védekezni kell Fényvédő készítmények egyik aktív komponense TiO2 Fotokatalitikus hatása veszélyforrás - ennek kivédése dezaktiváló bevonattal

  13. Hogyan válasszuk ki a hullámfüggvényeket?

  14. 7.2 Az LCAO-MO módszer MO: molecular orbital - molekulapálya LCAO : linear combination of atomic orbitals - az atompályák lineáris kombinációja

  15. A közelítő hulllámfüggvényt Slater-determináns alakjában vesszük fel Egy sor: egy elektron Egy oszlop: egyféle hullámfüggvény Kvantumszámok nincsenek, de spin az van.

  16. Lineáris kombináció A molekulapályákat úgy állítjuk elő, hogy atompályákat kombinálunk lineárisan. Jól használható molekulapályákat kapunk, ha olyan atompályákat kombinálunk, a.) amelyeknek energiája nem túl távoli b.) amelyek számottevő mértékben átfednek c.) amelyeknek a lineáris kombinációja olyan molekulapályát ad, amely a molekula szimmetriájával összhangban van.

  17. Példa: N2-molekula (1) a.) feltétel teljesül b.) feltétel nem teljesül c.) feltétel teljesül

  18. Példa: N2-molekula (2) a.) feltétel teljesül b.) feltétel teljesül c.) feltétel teljesül

  19. Példa: N2-molekula (3) a.) feltétel teljesül b.) feltétel nem teljesül c.) feltétel nem teljesül

  20. Példa: N2-molekula (4) a.) feltétel teljesül b.) feltétel teljesül c.) feltétel teljesül

  21. 7.3. A kétatomos molekulák elektronszerkezete

  22. Homonukleáris molekulák Legegyszerűbb molekulapályák: a két atom egyforma atompályáinak lineáris kombinációi.

  23. Molekulapályák előállítása atompályákból

  24. : „kötő” pálya (kisebb energiájú kombináció) : „lazító” pálya (nagyobb energiájú kombináció) *-index : „lazító” pálya nincs index : „kötő” pálya -pálya : kötéstengelyre nézve hengerszimmetrikus -pálya : a kötéstengelyben csomósíkja van „g”-index : szimmetriacentruma szimmetrikus („gerade” = páros) „u”-index : szimmetriacentruma antiszimmetrikus („ungerade” = páratlan) Jelölési konvenciók:

  25. Megjegyzés: Ezekből kiindulva több atompályából is képezhetünk MO-kat a variációs számításhoz.

  26. Az N2 molekulapálya-energiadiagramja

  27. N2 molekula MO diagramja 2px, 2py, 2pz 2px, 2py, 2pz 2s 2s 1s 1s

  28. N2 molekula : p kombinációk lazító betöltetlen betöltött kötő

  29. Elektronkonfiguráció Alapállapotban: Gerjesztett állapotban:

  30. Szingulett és triplett állapotok Gerjesztett állapot: S = 0 S = 1 Szingulett állapot Triplett-állapot

  31. Heteronukleáris molekula Példa: NO - a két atom ugyanabba a periódusba esik - az elektonkonfuguráció alapállapotban: (g és u index nincs, mivel nem szimmetrikus)

  32. NO molekula MO diagramja (p*2p)1 N atom O atom (p2p)4 (s2p)2

  33. Heteronukleáris molekula Példa: HCl - a két atom más periódusba tartozik - a H-atom 1s atompályáját a Cl-atom 3s és 3p pályáival kell kombinálni

  34. HCl molekula MO diagramja 3pz 1s 3s H atom HCl Cl atom 2p 2s

  35. 7.4 A többatomos molekulák elektronszerkezete

  36. Többatomos molekula MO-i: elvileg az összes atom AO-inak lineáris kombinációjaként állítható elő. Belső héjakból adódó MO-k: kevéssé keverednek más atomok AO-ival. Külső héjakból adódó MO-k: Az AO-k keverednek Lokális szimmetria szerinti felosztás: -kötés : hengerszimmetrikus kötésre -kötés : csomósík a kötés síkjában n-jelleg : magányos elektronpár

  37. Előzetes kombinációk: Lokális MO-k: egy atomcsoport AO-iból képzik. Hibrid AO-k: egy atom körül kötések szimmetriáját tükrözik. Példa metán sp3 hidridpályái

  38. Elektronátmenetek és jelöléseik

  39. Kicsi szimmetrikus molekula elektronszerkezete Példa: formaldehid Ábrázolás: molekula energia diagram (MOED)

  40. A formaldehid MOED-je

  41. A C2v csoport karaktertáblázata

  42. Formaldehid elektronkonfigurációi Alapkonfiguráció: (1a1)2(1b2)2(2a1)2(2b2)2(3a1)2(4a1)2(1b1)2(3b2)2 n-p* átmenet Legkisebb energiájú gerjesztett konfiguráció: (1a1)2(1b2)2(2a1)2(2b2)2(3a1)2(4a1)2(1b1)2(3b2)1(2b1)2

  43. A1 állapot Alapkonfiguráció: A2 állapot Legkisebb energiájú gerjesztett konfiguráció Az állapot szimmetriájának meghatározása Direkt-szorzat: karakterek összeszorzása szimmetriaelemenként.

  44. Szingulett és triplett állapotok A2 állapot 1A2 3A2 Szingulett áll. Triplett áll. 2b1 3b2

  45. Kiválasztási szabályok Spin kiválasztási szabály: DS = 0, azaz

  46. Szimmetria kiválasztási szabály Az átmeneti momentum elemzésével kimutatható, hogy a molekula alapállapotból olyan elektronállapotokba gerjeszthető, amelyek ugyanabba a szimmetria speciesbe esnek, mint Tx, Ty vagy Tz.

  47. Átmenetek a formaldehid elektronszínképében

  48. Nagy nem szimmetrikus molekula elektronszerkezete Ábrázolás: Jablonski-diagramon

  49. Jablonski-diagram

  50. Rodamin-B festék abszorpciós és emissziós színképe

More Related