Chimie

Ajout : Visualisation de la structure électronique : AIM

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Introduction

La structure électronique des molécules est une quantité très complexe qui peut être appréhendée de manières très différentes ; il représente la distribution spatiale des électrons dans la zone d'attraction du noyau atomique et est responsable de toutes les propriétés physico-chimiques, de la structure 3D et du comportement de la réaction chimique.

La structure électronique peut être enregistrée expérimentalement dans sa nature statique en tant que moment dipolaire (vecteur) et en tant que composante dynamique, le champ de polarisabilité (tenseur) à nouveau. Dans des considérations générales, on peut constater que dans les systèmes à haute polarité, il n'y a que peu de polarisabilité et vice versa (voir aussi le concept HSAB, où la dureté représente la polarité et la douceur pour la polarisabilité).

En mécanique quantique, la probabilité de trouver des électrons dans une certaine partie de l'espace résulte du carré de la fonction d'onde,

W.=??·????,

et peut être considéré comme un nuage nébuleux d'électrons, dont la densité diminue asymptotiquement vers l'extérieur. Dans le cadre d'une visualisation, des points d'égale probabilité peuvent être connectés les uns aux autres et ainsi une isosurface (zone de densité isoélectronique) est obtenue ; La structure électronique peut ainsi être construite comme une série de surfaces iso, comme la peau d'un oignon par exemple ; elles peuvent également être représentées comme une section à travers ces iso-surfaces.

Avec les fonctions d'onde LCAO on peut analyser plus en détail la participation des fonctions de base atomiques dans les MO et ainsi considérer l'occupation de ces AO par des électrons (cf. densités électroniques dans les calculs HMO). Ainsi, vous pouvez voir dans quelles AO (dans quelle symétrie) il y a des électrons sur les atomes et les zones de chevauchement (liaisons). Dans le cadre d'une analyse de population (Mulliken, Löwdin o.a.), on peut obtenir des populations atomiques et chevauchantes et, si nécessaire, les exprimer en quantités énergétiques dans une analyse de distribution d'énergie.

Dans une étape supplémentaire, on peut maintenant calculer les densités électroniques dans tous les AO d'un atome à la densité électronique (q) de l'atome et de celui-ci avec la charge nucléaire la charge effective (Q) calculer l'atome; Cela signifie que les informations complexes ont été réduites à une valeur numérique par atome, et la dépendance directionnelle qui peut exister pour la zone autour de l'atome est perdue :

Qr=Zr-qr.

Le moment dipolaire mentionné ci-dessus peut être obtenu à partir des fonctions d'onde comme une valeur d'espérance mécanique quantique (pour l'opérateur de moment dipolaire = charge * distance).

Une nouvelle façon d'analyser la structure électronique des molécules est l'analyse topologique de la densité électronique (qui peut être calculée point par point dans une grille 3D comme une grille et analysée au regard des minima et maxima). Le concept a été créé par R. BaderAtomes dans les molécules, AIM effectué. Le type et l'emplacement des points dits critiques d'attachement sont particulièrement intéressants ; Ce sont les zones où la densité électronique entre les atomes prend une valeur minimale (par exemple, dans une molécule diatomique, le cours de la densité électronique peut être imaginé comme la bâche d'une tente à deux mâts).


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