1 / 78

8. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE

8. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE. 8.1. A független részecske modell. ++. -. -. -. -. -. -. -. -. -. +. +++. Az elektronszerkezet leírására használt modell: rögzített magok, mozgó elektronok. Schrödinger-egyenlet a modellre:. az elektronok mozgási energiájának operátora.

india-kelly
Download Presentation

8. 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. 8. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE

  2. 8.1. A független részecske modell

  3. ++ - - - - - - - - - + +++ Az elektronszerkezet leírására használt modell: rögzített magok, mozgó elektronok

  4. Schrödinger-egyenlet a modellre:

  5. az elektronok mozgási energiájának operátora

  6. a magok mozgási energiájának operátora , mivel a magok rögzítve vannak!

  7. a mag-elektron vonzás pot. E operátora Zke a k-ik mag töltése ri,k az i-ik elektron és a k-ik mag távolsága

  8. az elektron-elektron taszítás pot. E operátora ri,j az i-ik és a j-ik elektron távolsága

  9. a mag-mag taszítás pot. E operátora rk,ℓ a k-ik és a ℓ-ik mag távolsága állandó, mivel a magok rögzítve vannak!

  10. Ezt a differenciál egyenletet nem lehet analitikusan megoldani, csak közelítő módszerrel (numerikusan). És még akkor is nehéz!

  11. A feladat egyszerűbb, ha az egyes elektronok mozgását elválasztjuk: FÜGGETLEN-RÉSZECSKE MODELL

  12. - + a többi el. a magok vonzóhatását árnyékolja ++ +++

  13. A külön mozgó elektronokra külön Schrödinger-egyenletet írhatunk fel: a Fock-operátor:

  14. A független részecske modellt használva az elektronszerkezetre felírt Shrödinger-egyenleben

  15. A modell előnyei: • (számítógéppel) gyorsabb megoldás, • szemléletes eredmény: az elektronszerkezet • molekulapályákból tevődik össze, amelyeket • εi energiájuk • φi hullámfüggvényük jellemez MO (molecular orbital)

  16. Az elektronszerkezet szemléltetése: MO-energia diagram E egy MO-n 0, 1, vagy 2 elektron lehet ha 2, akkor ellentétes spinnel Multiplicitás: 2S + 1

  17. E üres pályák LUMO HOMO vegyérték pályák törzspályák

  18. MO-k alakja – a  hullámfüggvények ábrázolása Azt a felületet ábrázolják, amelyen belül a MO-n lévő elektron 90 %-os valószínűséggel található.

  19. Vegyérték pályák lokális szimmetriája • n-pálya: nem-kötő elektronpár • -pálya : hengerszimmetrikus a kötés(ek)re •  -pálya : csomósík a kötés(ek) síkjában

  20. Példa: a formaldehid MO-i

  21. A formaldehid MOED-ja

  22. Törzspályák

  23. σ-pálya

  24. π-pálya 1b1 -12,06 eV

  25. n-pálya 0 eV

  26. Kémiai kötés Két atomot köt össze kötéstávolság vegyértékrezgés Molekulapálya Az összes atom részt vesz benne elektrongerjesztés ionizáció Két különböző fogalom!!!

  27. 8.2. Elektrongerjesztések elmélete

  28. Az elektrongerjesztés az MO-elmélet szerint: LUMO HOMO

  29. Az elektrongerjesztés az MO-elmélet szerint: LUMO HOMO

  30. A gerjesztés történhet spin-megőrzéssel, vagy átfordulással

  31. Szingulett állapotok S0 S1 S2

  32. Triplett állapotok T1 T2

  33. Kiválasztási szabályok szempontjai • Pályák lokálszimmetriája • Spinállapot

  34. Kiválasztási szabály lokálszimmetriára n→* →* n→* →* →* →* megengedettek tiltottak

  35. Kiválasztási szabály spinállapotra DS = 0

  36. Elektronállapotok energia-diagramja S3 S2 T2 S1 T1 S0

  37. UV-VIS abszorpciós spektroszkópia S3 S2 T2 S1 T1 S0

  38. S3 S2 T2 S1 fluoreszcencia- spektroszkópia T1 S0

  39. 8.3. Ultraibolya- és látható abszorpciós spektroszkópia

  40. Törzspályákon levő elektronok gerjesztése: röntgensugárzással. Vegyértékpályákon levő MO-król elektronok gerjesztése: UV és látható sugárzással. l = 100-1000 nm Vákuum-ultraibolya tartomány: 100 -170 (200) nm UV-tartomány: 170 (200) - 400 nm Látható tartomány: 400 – 700 (800) nm Közeli IR tartomány: 700 (800) nm-től.

  41. Spektrum ábrázolása: Vízszintes tengelyen l [nm] (fizikában ν [1/cm]) Függőleges tengelyen intenzitás abszorbancia transzmisszió Leggyakrabban oldat mintát vizsgálnak. (Oldószerek: víz, n-hexán, etanol.)

  42. Vizsgálható vegyületek Szerves vegyületek a.) p-kötés és kötetlen elektronpárt is tartalmazó funkciós csoportot tartalmazó molekulák (CO, CN, NO2-csoport; n-p* átmenet) b.) laza n-elektronpárt tartalmazó molekulák (Cl, Br, I, Se-tartalmú vegyületek; n-s* gerjesztés, 200 nm felett) c.) konjugált kettőskötéseket tartalmazó molekulák (p-pályák felhasadása miatt p-p* gerjesztés, 200 nm felett)

  43. Szervetlen vegyületek Átmeneti fémek komplexei A fématom degenerált d vagy f pályái a ligandumok hatására felhasadnak. A felhasadt pályák között kicsi az energiakülönbség. Az ilyen elektronátmenet az UV-látható tartományba esik. Elméleti alapok: ligandumtér-elmélet.

  44. A benzol UV-VIS színképe (etanolos oldat)

  45. A benzolgőz UV-VIS színképe

  46. EGYSUGARAS UV-LÁTHATÓ ABSZORPCIÓS SPEKTROMÉTER

  47. UV-VIS abszorpciós spektroszkópia alkalmazása: • koncentráció meghatározása oldatban (pontos) • reakciókinetikai vizsgálatok • kémiai egyensúlyok vizsgálata

  48. Példa reakciókinetikai alkalmazásra: I2 redukciója I3- ionná antipirinnel oldatban gyulladáscsökkentő gyógyszer

  49. I3- I2 M. Hasani, Spectrochim. Acta A 65 (2006) 1093

More Related