Основы физики молекул. Адиабатическое приближение. Термы двухатомной молекулы. Типы химической связи.
Гамильтониан для молекулы:
Адиабатическое приближение: т.к. масса ядер много больше массы электронов, то считаем, что ядра покоятся, все их координаты и заряды являются параметрами.
Приближение самосогласованного поля: каждый электрон движется в усреднённом поле других электронов.
Эти два приближения позволяют нам существенно упростить гамильтониан:
Метод молекулярных орбит: будем искать решение одночастичных задач в виде:
где
– молекулярные орбитали,
– атомные орбитали (водородоподобные функции),
– числа заполнения.
Уравнение на коэффициенты
:
– кулоновские интегралы,
– резонансные интегралы,
– интегралы перекрывания.
Теперь можно придумывать разные методы/приближения для того, чтобы получить все эти интегралы. Например, в методе молекулярных орбит:
,
(для соседних электронов, иначе – ноль),
(пренебрежение перекрыванием).
Решая систему, получаем набор молекулярных энергий
, а также соответствующий каждому значению
набор
– коэффициенты вхождения атомных орбиталей в молекулярную орбиталь.
Молекулярные термы:
, где
SPD - задают квадрат орбитального момента, который в стационарном состоянии электронной подсистемы молекулы точно не определен (поле не является центральным), а
– проекции электронного момента на ось молекулы.
Виды химической связи:
ковалентная – хим. связь между атомами, осуществляемая обобщёнными электронами (например HCl).
ионная связь – в процессе химической реакции образуются ионы, дальнейшая связь –электростатическое взаимодействие. Т.е. электроны полностью переходят от одного элемента к другому.
Для того, чтобы возникла ионная связь, в электроотрицательности электронов должно быть большое различие (напр. NaCl).
3) металлическая связь – проявляется в кристаллах металлов. Решётка из положительных ионов удерживается распределённым электронным газом.