- •1. Принципы квантовой механики
- •2. Вариационный принцип. Решение уравнения Шредингера
- •3. Приближение независимых частиц
- •4. Метод самосогласованного поля (Хартри)
- •5. Приближение центрального поля
- •6. Атомные орбитали и их характеристики
- •Угловые части волновой функции атома, обладающего центральным полем
- •7. Антисимметричность электронной волновой функции
- •8. Детерминант Слейтера
- •9. Метод Хартри-Фока
- •10. Ограниченный и неограниченный методы Хартри-Фока
- •Собственные значения спинового момента электронов в зависимости от спинового состояния
- •11. Квантово-химическая трактовка решений уравнений Хартри-Фока
- •12. Электронные конфигурации атомов с точки зрения квантовой химии
- •Список литературы
12. Электронные конфигурации атомов с точки зрения квантовой химии
Однодетерминантная волновая функция многоэлектронного атома, отвечающая определенным проекциям N-электронного орбитального L и спинового S моментов, не обязательно является собственной функцией операторов квадрата полного орбитального L2 и спинового S2 моментов атома. Тогда собственные функции этих операторов являются линейными комбинациями детерминантов Слейтера, отвечающими одним и тем же значениям квантовых чисел полных орбитального и спиновогомоментов в пределах некоторой электронной конфигурации. Под электронной конфигурацией атома понимают определенное распределение электронов по оболочкам:,,...., . Каждая (nl)i оболочка представляет собой набор 2(2li+1) спин-орбиталей, из которых kj спин-орбиталей заняты электронами и включены в детерминант Слейтера. Эти kj спин-орбитали можно выбрать для каждой (nl)i оболочки способами, как это следует из правил комбинаторики. Например, для электронной конфигурации атома С (1s)2 (2s)2 (2p)2 можно построить 15 детерминантов, а из них составить 15 линейных комбинаций, соответствующих определенным значениям квантовых чисел L и S. Таким образом, каждой электронной конфигурации соответствует некоторое число однодетерминантных функций, определяемое числом незамкнутых оболочек. Совокупность этих функций характеризующаяся одними и теми же значениями квантовых чисел орбитального L и спинового S моментов, называется термом. Отдельные волновые функции терма отличаются квантовыми числами проекций этих моментов Lz и Sz. Если пренебречь спин-орбитальным взаимодействием, то все волновые функции терма отвечают одному и тому же (2L+1)(2S+1) - кратно вырожденному энергетическому уровню атома. Спин-орбитальное взаимодействие расщепляет этот вырожденный уровень на так называемые уровни тонкой структуры. Энергия терма равна средневзвешенному значению энергий уровней тонкой структуры. Именно минимум этой энергии определяет порядок, в котором электроны заполняют атомные оболочки. Отсюда следует, что понятие электронной конфигурации атома не является строгим физическим понятием, а зависит от приближения, в котором рассматривается атомная электронная структура.
Список литературы
Минкин В.И., Симкин Б.Я., Миняев Р.М. Теория строения молекул. - Ростов-на-Дону: Феникс, 1997 – 560 с.
Заградник Р., Полак Р. Основы квантовой химии. - М.: Мир, 1979 - 504 с.
Цирельсон В.Г. Химическая связь и тепловое движение атомов в кристаллах // Итоги науки и техники/ ВИНИТИ. - М., - 1993. – 272 с. (Кристаллохимия: Том 27: Обзор информ.).
Краснов К.С. Молекулы и химическая связь. - М.: Высшая школа, 1984.-295 с.
Марелл Дж., Кеттл С., Теддер Дж. Химическая связь. - М: Мир, 1980. – 386 с.
Берсукер И.Б. Электронное строение и свойства координационных соединений. - Л: Химия, 1986. -288 с.
Дьюар М. Теория молекулярных орбиталей в органической химии. - М: Мир, 1972. – 486 с.
Чаркин О.П. Проблемы теории валентности, химической связи, молекулярной структуры. №7 - М.: Знание, 1987. - 48 с.
Atkins P.W. Molecular Quantum Mechanics. Oxford University Press. : Oxford 1983.- 471 c.
Levine I. N. // Quantum chemistry. - 1983. -566 c.
Komorowski L. Z. // Naturforsch. - (1987) 42 p. 767-773.
Ichikawa S. // J. Phys. Chem. Solids. - (1989) - V.50 - p. 931.
Tal Y. // Can. J. Chem. - (1996) - V.74 - p. 870.