Теория возмущений в приближении граничных МО

Рефераты по химии / Квантово-химические правила отбора элементарных стадий / Теория возмущений в приближении граничных МО
Страница 1

Из правила БЭП следует, что знание энергетического состояния исходных

и конечных

продуктов позволяет оценивать кинетические характеристики ЭС (вероятность реализации элементарного акта). Метод возмущения МО (МВМО), оперируя только граничными занятыми и свободными МО (ВЗМО, НСМО) и зарядами (на атомах в молекулах и на атомных орбиталях в МО) в исходных

реагентах, позволяет в ряде случаев предсказать вероятность, направление и эффективностьвзаимодействия двух реагентов.

Чем эффективнее взаимодействие, тем ниже Еакт и тем выше вероятность согласованного (элементарного) акта.

Если энергии граничных орбиталей c1 и c2 близки, то энергия взаимодействия определяется резонансным (обменным) интегралом b12

(28)

где H – гамильтониан системы, t – элемент объема, в котором происходит перекрывание орбиталей. Величина b12 в этом случае определяет и величину расщепления новых МО Y1 и Y2 или энергию стабилизации e = b12.

Если энергии c1 и c2 различаются сильно, то величина e определяется не только b12, а зависит и от разности энергий c1 и c2 по уравнению (29):

(29)

где Е1 и Е2 – энергии низшей и высшей МО

Чем больше величина e , тем стабильнее образующийся аддукт, тем ниже Еакт его образования.

МВМО не дает оценки Е переходного состояния и Еакт. Рассчитывается лишь разница между полной электронной энергией реагирующей системы Е и энергиями исходных реагентов и (малое возмущение):

DЕ = Е – , (30)

справедливое только для начальных участков координаты реакции. Только на больших расстояниях между реагентами не происходит смешения МО, нет межмолекулярного отталкивания и можно говорить о чистых МО исходных реагентов. Вместе с тем, такое приближение позволяет оценить наиболее вероятный путь реакции.

Энергию возмущения DЕ при взаимодействии реагентов S и Т (S и Т – молекулы или активные центры в молекулах) рассчитывают по уравнению (31):

(31)

В случае только двух граничных МО (например, молекул донора и акцептора) уравнение упрощается (32):

(32)

В уравнениях (31, 32) qS и qT – эффективные заряды на центрах S и Т, RST – расстояние между центрами в ходе взаимодействия, e – диэлектрическая проницаемость среды. Таким образом, первый член (возмущение 1го порядка) отражает энергию кулоновского взаимодействия. Второй член (возмущение 2го порядка) определяет энергию орбитального перекрывания и включает: gST – коэффициент, учитывающий заселенность электронами орбиталей c1 и c2, и – квадраты коэффициентов при атомных орбиталях центров S и Т волновой функции граничных МО c1 и c2, – квадрат обменного интеграла, Е1 и Е2 – энергии орбиталей c1 и c2. Разные случаи заселенности орбиталей c1 и c2 реагирующих частиц и коэффициент gST приведены ниже:

Число электронов на граничных орбиталях

gST

2 + 2, 0 + 0

0 (нет перекрывания)

2 + 1, 1 + 0

1

2 + 0, 1 + 1

2 (самое сильное перекрывание)

Страницы: 1 2 3 4

Информация о химии

Виртанен (Virtanen), Арттури Илмари

Арттури Илмари ВиртаненФинский биохимик Арттури Илмари Виртанен родился в Хельсинки, в семье Серафимы (Изотало) Виртанен и Каарло Виртанен. Окончив классический лицей в Виипури (сейчас это российский г. Выборг), он поступил в Хель ...

Габер (Haber), Фриц

Немецкий химик Фриц Габер родился в г. Бреслау (ныне г. Вроцлав, Польша) и был единственным сыном Зигфрида Габера и его первой жены, его кузины Паулы Габер, которая умерла во время родов. Когда мальчику было девять лет, его отец, ...

Нанокристаллы для белизны зубов

Исследователям из Германии удалось разработать новый класс стеклокерамических материалов с нанокристаллической структурой, который, вероятно, может идеально подходить для применения в стоматологии благодаря своей высокой прочности ...