Читать онлайн «Расчет электронных характеристик молекул полуэмпирическим методом Хюккеля: Методические указания к выполнению практических занятий»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» Кафедра химии Г. И. КОБЗЕВ РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МОЛЕКУЛ ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ ХЮККЕЛЯ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ ПО КУРСУ «КВАНТОВАЯ ХИМИЯ» Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Оренбургский государственный университет» Оренбург 2004 3 ББК 24. 5 К 55 УДК 544. 18 Рецензент доктор химических наук, профессор А. В. Стряпков Кобзев Г. И. К55 Расчет электронных характеристик молекул полуэмпирическим методом Хюккеля: Методические указания к выполнению практических занятий. - Оренбург ГОУ ОГУ, 2004. -29 с. Практические занятия по квантовой химии предполагают проведение расчетов электронных характеристик молекул простейшим из полуэмпирическим методов в π - приближении Хюккеля. Метод позволяет на простых примерах рассмотреть структуру молекулярных орбиталей и рассчитав индексы электронной структуры судить о химических свойствах молекул и их реакционной способности. Методические указания предназначены для выполнения практических работ по дисциплине «Квантовая химия» для студентов, специальностей 011000, при изучении дисциплин “Квантовая химия”, “Строение вещества”, специальных курсов связанных с изучением и применением расчетных методов квантовой химии. ББК 24. 5 © Кобзев Г. И. , 2004 © ГОУ ОГУ, 200 4  Содержание Введение …………………………………………………………………………… 4 1 Расчет электронных характеристик молекул методом Хюккеля…. . …. . …5 1. 1 Приближения Хюккеля……………. . ………………………………………. 5 1. 2 Расчет химических систем…………. . ………………………………... ... ... . . 6 1. 2. 1 Этилен - С2Н4……………………. . …………………………………………. 6 1. 2. 2 Аллильный радикал - С3Н5……. . …………………………………………. . 7 1. 2. 3 Бутадиен – С4Н6………………………. . ……………………………………. 8 1. 2. 4 Третбутильный радикал С(СН3)3…. . ……………………………………... 10 1. 3 Применение отдельных элементов симметрии для понижения порядка детерминанта…………. . …………………………………………... ………. 11 1. 3. 1 Бутадиен – С4Н6………………………. . …………………………………... 11 1. 3. 2 Бензол – С6Н6………………. . ……………………………………………. . 12 1. 3. 3 Н3 – линейная структура…………. . ………………………………………. 13 1. 3. 4 Н3 + – линейная структура………. . ………………………………………... 14 1. 3. 5 Н3 −, – линейная структура………. . ………………………………………. . 14 1. 3. 6 Н3, Н3 +, Н3 −– структуры в виде равностороннего треугольника…. . ……15 1. 3. 7 Пентадиенильный анион…………………………………………. . ………. 16 1. 4 Альтернантные углеводороды (АУ)…………... …………………………. 17 1. 4. 1 Расчет коэффициентов АО на не связывающей МО для не четных АУ. . 17 1. 5 Приближенный расчет энергии первой полосы поглощения альтернантныху глеводородов…………………………. ………………... 18 1. 5. 1 Расчет энергии первой полосы поглощения бензола…………………... . 18 1. 5. 2 Расчет энергии первой полосы поглощения нафталина……. …………. . 19 5  1. 5. 3 Расчет энергии первой полосы поглощения антрацена……. …………... 19 1. 6 Расчет электронных характеристик содержащих в своем составе гетероатомы………………………………. ……………………... ………... 19 1. 6. 1 Расчет молекулы формальдегида………. …………………………………20 1. 6. 1. 1 Расчет дипольного момента формальдегида……………………………. . 21 1. 6. 2 Расчет системы (NR2)2CO на примере молекулы мочевины (NH2 )2CO……. ………………... ……………………………………………22 1. 6. 2. 1 Расчет дипольного момента молекулы мочевины (NH2)2CO……………23 1. 7 Индуктивный π эффект в альтернантных углеводородах, атом- атомная поляризация... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . 24 1. 7. 1 Расчет атом-атомной поляризации в бутадиене……………………. ……26 1. 7. 2 Расчет индуктивного π эффекта в молекуле пропеналя СН2СНСНО…. . 27 1. 8 Практические задания для самостоятельной работы студентов……. . …28 2 Основная рекомендуемая литература……………………………………. 29 3 Дополнительная литература……………………………………………... . 29 Список использованных источников………………………………………30 Введение В зависимости от степени аппроксимации параметров возникающих при приближенном решении уравнения Шредингера для многоцентровых, многоэлектронных систем квантово-химические методы подразделяют на эмпирические (все параметры взяты из экспериментальных и спектроскопических данных), полуэмпирические (часть параметров зануляется, часть параметров заменяется числовыми величинами из эксперимента и часть оставшихся интегралов вычисляется), не эмпирические (все интегралы, возникающие при решении уравнения Шредингера вычисляются). 6  Расчет электронных характеристик молекул и комплексов столкновений может быть проведен, например различными методами молекулярной механики или динамики, полуэмпирическими или неэмпирическими методами ab initio.