8. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE - PowerPoint PPT Presentation

india-kelly
8 a molekul k elektronszerkezete n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
8. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE PowerPoint Presentation
Download Presentation
8. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE

play fullscreen
1 / 78
Download Presentation
8. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE
181 Views
Download Presentation

8. A MOLEKULÁK ELEKTRONSZERKEZETE

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 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