Introducere în structura electronică a atomilor şi moleculelor
Prefaţă
Studentul începutul de chimie trebuie să aibă o cunoaştere a teoriei care stă la baza înţelegerii noastre de chimie şi el trebuie să dobândească aceste cunoştinţe înainte de a dispune de fundal matematice necesare pentru un curs riguros de studiu în mecanica cuantică. Abordarea actuală este conceput pentru a satisface această nevoie, subliniind aspectele fizice sau observabile ale teoriei printr-o utilizarea pe scară largă a densităţii taxa electronice.
Maniera în care sarcina negativa a unui atom sau o moleculă este amenajat în tri-dimensională de spaţiu este determinat de distribuţia electronică densitatea gratuit. Astfel, se stabileşte în mod direct dimensiunile şi formele de molecule, momentele lor electrice şi, într-adevăr, toate de substanţele lor chimice şi proprietăţilor fizice.
Având în vedere că densitatea taxa descrie distribuţia de sarcina negativa în spaţiu real, este o cantitate măsurabilă punct de vedere fizic. În consecinţă, atunci când este folosit ca bază pentru discuţii de chimie, densitatea taxa permite o imagine fizic direct şi interpretare.
În special, forţele exercitate asupra unei nucleu într-o molecula de către alte nuclee şi de densitatea taxa electronice pot fi calculate şi interpretate în mod riguros în ceea ce priveşte electrostatică clasice. Astfel, având în vedere distribuţia taxa moleculare, stabilitatea unei obligaţiuni chimic pot fi discutate în funcţie de cerinţa electrostatice de realizare a unei forţe de zero, pe nuclee în molecula. O legătură chimică este rezultatul acumulării de densitate sarcina negativa din regiune între orice pereche de nuclee într-o măsură suficientă pentru a echilibra forţele de repulsie. Acest lucru este valabil pentru orice obligaţiuni chimice, ionice sau covalentă, şi chiar de minim superficială în curbe potenţiale care decurg din fortele van der Waals ".
În acest tratament, clasificările de lipire, ionice sau covalente, sunt reţinute, dar acestea sunt date definiţii fizice în ceea ce priveşte actuala distribuţie de încărcare în cadrul moleculei. În lipirea covalent densitatea taxa de valenţă este distribuit de peste molecula ansamblu şi forţe de atracţie responsabil pentru legarea nucleele sunt exercitate de densitatea taxa împărţite în mod egal între ele în regiune internuclear. În unire ionice, densitatea taxa de valenţă este localizat în regiune a unui nucleu unic şi, în această extrem de legare a densităţii taxa localizat pe un singur nucleu exercită forţa sa de atracţie care se leagă ambele nuclee.
Această pagină web începe cu o discuţie a necesităţii de o mecanică nouă pentru a descrie evenimentele de la nivel atomic. Acest lucru este ilustrat printr-o discuţie de experimente cu electroni si lumina, care se dovedesc a fi inexplicabile din punct de vedere al mecanicii lui Newton. Conceptele de bază ale descrierea cuantică a unui electron legat, cum ar fi de cuantificare, degenerare şi aspectul său probabilist, sunt introduse de către contrastante rezultatele cuantice si clasice pentru similare unidimensionale sisteme. Descrierea atomice orbitale ale atomului mulţi electroni şi principiul de excluziune al lui Pauli sunt considerate în unele detalii, precum şi consecinţele experimentale de previziunile lor în ceea ce priveşte energia, momentul cinetic şi a proprietăţilor magnetice ale atomilor sunt ilustrate. Cu privire la interpretarea alternative de distribuţie a probabilităţii (pentru o stare staţionară a unui atom), ca o reprezentare de o distribuţie statică de încărcare electronice în spaţiu real este subliniat, în curs de pregătire pentru discutarea obligaţiuni chimice.
Chimică obligatoriu este discutat în termeni de distribuţie taxa moleculare şi forţele care se exercită pe nuclee, o abordare care poate fi riguros prezentate folosind concepte electrostatic. Discuţia este îmbunătăţită prin utilizarea pe scară largă de diagrame pentru a ilustra atât distribuţiile moleculare efectivă şi schimbări în distribuţiile taxa atomice care însoţeşte formarea unei obligaţiuni chimic.
Temele de mai sus sunt acoperite în primele şapte secţiuni a acestei pagini web. Secţiunea finală este pentru cititorul interesat de extinderea conceptului orbitale la cazurile moleculare. Un cont elementare de utilizare a simetriei în estimarea structurii electronice a moleculelor este dată în această secţiune.
Hamilton, 1970
Confirmare
Imaginea fizică a obligatorii chimice oferită de studiul de distribuţii taxă moleculare a fost nevoit să aştepte disponibilitatea de funcţiile de undă moleculară de calitate considerabile. Autorul, împreună cu cititorul care constată abordarea prezentată în acest volum de ajutor în înţelegerea sa de chimie, este dator pentru oamenii care au depăşit obstacole enorme matematice întâlnite în obţinerea de aceste funcţii de undă.