Разделы презентаций


Метод Хюккеля презентация, доклад

Содержание

φ = С1 ⋅ ψ1 + С2 ⋅ ψ2 + … + Сn ⋅ ψn

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1σ- и π - электроны
Метод МО Хюккеля (МОХ)
Вследствие ортогональности

волновых функций σ- и π – электроны не

могут обмениваться состояниями и поэтому ведут себя как независимые электронные подсистемы.

〈 π | σ 〉 = 0

σ- и π - электроныМетод МО Хюккеля  (МОХ)Вследствие ортогональности волновых функций   σ- и π

Слайд 3φ = С1 ⋅ ψ1 + С2 ⋅ ψ2 +

… + Сn ⋅ ψn

φ = С1 ⋅ ψ1 + С2 ⋅ ψ2 + … + Сn ⋅ ψn

Слайд 4Уравнения Хартри-Фока-Рутана
Fμν — матричные элементы оператора Фока, характеризующие либо

энергию электрона в изолированном атоме с номером μ (при μ

= ν), либо изменение энергии электрона при его обобществлении двумя атомами с номерами μ и ν (при μ ≠ ν),
Sμν — интегралы перекрывания для базисных АО с номерами μ и ν,
ε — энергия МО с коэффициентами {Сα Сβ … Сn }.
Уравнения Хартри-Фока-Рутана Fμν — матричные элементы оператора Фока, характеризующие либо энергию электрона в изолированном атоме с номером

Слайд 5Основные проблемы метода МО связаны с необходимостью процедуры самосогласования, включающей

многократные вычисления интегралов типа F и S
1. Метод Хюккеля

— ПОЛУЭМПИРИЧЕСКИЙ, поскольку ни один из этих интегралов не вычисляется — они определяются на основании экспериментальных данных (спектральные, калориметрические и т.д.).

2. Fii = Fjj = α (т.е. предполагается, что молекулы образованы из одинаковых по природе атомов)

Основные проблемы метода МО связаны с необходимостью процедуры самосогласования, включающей многократные вычисления интегралов типа F и S

Слайд 6Разделение недиагональных интегралов Fij на два типа (нулевые и ненулевые)

осуществляется исключительно на химической основе — по химической структурной формуле

(топологические варианты метода МО).


Разделение недиагональных интегралов Fij на два типа (нулевые и ненулевые) осуществляется исключительно на химической основе — по

Слайд 7
Уравнение Хартри-Фока-Рутана
Уравнение Хюккеля

Уравнение Хартри-Фока-РутанаУравнение Хюккеля

Слайд 9Уравнение Хюккеля

Уравнение Хюккеля

Слайд 10Гетероатомные молекулы в методе МОХ
—С—С—С—
αС ⎯→ αX

βCC ⎯→ βCX

αX = αС + h ⋅ βCС βCХ = K ⋅ βCС

Гетероатомные молекулы в методе МОХ—С—С—С—αС  ⎯→ αX

Слайд 11Система параметров Стрейтвизера

Система параметров Стрейтвизера

Слайд 13Значения параметров K связаны с разницей в размерах гетероатома и

атома углерода (с эффективностью перекрывания АО).
Значения параметров h связаны с

электро-отрицательностями атомов (способностью захватывать и удерживать электроны)
Значения параметров K связаны с разницей в размерах гетероатома и атома углерода (с эффективностью перекрывания АО).Значения параметров

Слайд 14Малеиновый ангидрид

Малеиновый ангидрид

Слайд 15Домашнее задание

Домашнее задание

Слайд 16Алгоритм решения хюккелевской задачи
1. Построение матрицы Хюккеля по топологии молекулы

(с учетом гетероатомов)
2. Построение характеристического уравнения
3. Нахождение корней характеристического уравнения

{ X1, X2, … , Xn }
4. Вычисление орбитальных энергий { εi = α – βXi }
5. Вычисление матрицы коэффициентов МО ( Сij )
6. Построение корреляционной диаграммы
Алгоритм решения хюккелевской задачи1. Построение матрицы Хюккеля по топологии молекулы (с учетом гетероатомов)2. Построение характеристического уравнения3. Нахождение

Слайд 17ЭТИЛЕН
π1 = С11 p1 + C12 p2
π2 =

С21 p1 + C22 p2
Энергии МО

ЭТИЛЕНπ1  = С11 p1 + C12 p2π2  = С21 p1 + C22 p2Энергии МО

Слайд 18С1 ⋅ Х + С2 = 0
С1 + С2 ⋅

Х = 0

С1 ⋅ Х + С2 = 0С1 + С2 ⋅ Х = 0

Слайд 19ε1 = α – β
ε2 = α + β
МО
АО
Атомно-молекулярная матрица

ε1 = α – βε2 = α + βМОАОАтомно-молекулярная матрица

Слайд 20Корреляционная диаграмма

Корреляционная диаграмма

Слайд 22АЛЛИЛ
π1 = С11 p1 + C12 p2 + C13

p3
π2 = С21 p1 + C22 p2 + C23

p3
π3 = С31 p1 + C32 p2 + C33 p3
АЛЛИЛπ1  = С11 p1 + C12 p2 + C13 p3π2  = С21 p1 + C22

Слайд 24С1 ⋅ Х + С2 + 0 = 0
С1

+ С2 ⋅ Х + С3 = 0
0

+ С2 + С3 ⋅ Х = 0
С1 ⋅ Х + С2 + 0  = 0С1 + С2 ⋅ Х + С3 =

Слайд 26Корреляционная диаграмма

Корреляционная диаграмма

Слайд 28р-π-сопряжение

р-π-сопряжение

Слайд 30Общие решения
ЛИНЕЙНЫЕ ПОЛИЕНЫ
k — номер МО
N — число атомов в

цепи

Общие решенияЛИНЕЙНЫЕ ПОЛИЕНЫk — номер МОN — число атомов в цепи

Слайд 31N = 2
N = 3
N = 4

N = 2N = 3N = 4

Слайд 32При больших N образуются две энергетические зоны, разделенные узкой щелью

(полупроводниковая структура)
Линейные полиены

При больших N образуются две энергетические зоны, разделенные узкой щелью (полупроводниковая структура)Линейные полиены

Слайд 33
Коэффициенты МО

Коэффициенты МО

Слайд 34
Этилен
(N = 2)

Этилен (N = 2)

Слайд 36
Аллил
(N = 3)
Н2С=СН–СН2–Х

Аллил (N = 3)Н2С=СН–СН2–Х

Слайд 39Бутадиен
(N = 4)

Бутадиен (N = 4)

Слайд 42Узловая структура

Узловая структура

Слайд 43( + + + + )
( + + – –

)
( + – – + )
( + – + –

)

Энергии МО связаны с узловой структурой:
ε ~ Nузлов

( + + + + )( + + – – )( + – – + )( +

Слайд 44Общий случай
Число узлов = k – 1

Общий случай Число узлов = k – 1

Слайд 45Домашнее задание
Задача 8.2.
Вычислить коэффициенты i-ой МО линейного полиена с числом

атомов N.
Нарисовать график МО и определить число узлов.
Сi,1 =

?
Ci,2 = ?
…….
Ci,N = ?

Nузлов = ?

Домашнее заданиеЗадача 8.2.Вычислить коэффициенты i-ой МО линейного полиена с числом атомов N. Нарисовать график МО и определить

Слайд 46Циклические полиены (аннулены)

Циклические полиены (аннулены)

Слайд 47ЦИКЛОБУТАДИЕН
π1 = С11 p1 + C12 p2 + С13

p3 + C14 p4
π2 = С21 p1 + C22

p2 + С23 p3 + C24 p4
π3 = С31 p1 + C32 p2 + С33 p3 + C34 p4
π2 = С41 p1 + C42 p2 + С43 p3 + C44 p4
ЦИКЛОБУТАДИЕНπ1  = С11 p1 + C12 p2 + С13 p3 + C14 p4π2  = С21

Слайд 49Х = Х1 = –2
Из первого уравнения вычитаем третье:
–2 С1

+ 2 С3 = 0, т.е. С1 = С3
Из второго

уравнения вычитаем четвертое:
–2 С2 + 2 С4 = 0, т.е. С2 = С4

Во второе уравнение подставляем С1 вместо С3:
2 С1 – 2 С2 = 0, т.е. С1 = С2


Х = Х1 = –2Из первого уравнения вычитаем третье:–2 С1 + 2 С3 = 0, т.е. С1

Слайд 50Х = Х4 = +2
Из первого уравнения вычитаем третье:
2 С1

– 2 С3 = 0, т.е. С1 = С3
Из второго

уравнения вычитаем четвертое:
2 С2 – 2 С4 = 0, т.е. С2 = С4

Во второе уравнение подставляем С1 вместо С3:
2 С1 + 2 С2 = 0, т.е. С1 = –С2


Х = Х4 = +2Из первого уравнения вычитаем третье:2 С1 – 2 С3 = 0, т.е. С1

Слайд 51Х = Х2 = Х3 = 0
Двумерное пространство собственных векторов

с координатными осями p и q

Х = Х2 = Х3 = 0Двумерное пространство собственных векторов с координатными осями p и q

Слайд 52Для того, чтобы описать двумерное векторное пространство достаточно указать два

базисных вектора
Первый базис: π2 и π3

Для того, чтобы описать двумерное векторное пространство достаточно указать два базисных вектораПервый базис:  π2 и π3

Слайд 53Второй базис: π+ и π–
π+ = π2 + π2
π–

= π2 – π2

Второй базис:  π+ и π–π+ = π2 + π2π– = π2 – π2

Слайд 54Корреляционная диаграмма

Корреляционная диаграмма

Слайд 55π1

π4

π1             π4

Слайд 56π2

π3

π2             π3

Слайд 57π+

π–

π+             π–

Слайд 58k — номер МО
N — число атомов в цепи
Орбитальные энергии
θ

= 2π/N
R = 2
Общие решения для аннуленов

k — номер МОN — число атомов в цепиОрбитальные энергииθ = 2π/NR = 2Общие решения для аннуленов

Слайд 59Циклопропенил-катион
R = 2
X = –2; +1; +1

Циклопропенил-катионR = 2X = –2; +1; +1

Слайд 60Циклобутадиен
R = 2
X = –2; 0; 0; +2

ЦиклобутадиенR = 2X = –2; 0; 0; +2

Слайд 61Циклопентадиенил-анион
R = 2
X = –2; –0,618; –0,618; +1,618; +1,618

Циклопентадиенил-анионR = 2X = –2; –0,618; –0,618; +1,618; +1,618

Слайд 62Бензол
R = 2
X = –2; –1; –1;

+1; +1; +2

БензолR = 2X = –2; –1; –1;         +1; +1;

Слайд 63Максимальный выигрыш в энергии наблюдается тогда, когда все связывающие МО

( ε < α ) полностью заселены, а все разрыхляющие

( ε > α ) и несвязывающие ( ε = α ) — свободны
Максимальный выигрыш в энергии наблюдается тогда, когда все связывающие МО ( ε < α ) полностью заселены,

Слайд 64АРОМАТИЧЕСКИЕ
структуры
(по Хюккелю)

АРОМАТИЧЕСКИЕ структуры(по Хюккелю)

Слайд 65Число связывающих МО всегда нечетно и его можно выразить формулой
(2k

+ 1), где k = 0, 1, 2, … (любое

целое число)

Полная емкость свзывающих МО равна
2 ⋅ (2k + 1) = 4k + 2 (т.е. 2, 6, 10, …)

Правило Хюккеля

Число связывающих МО всегда нечетно и его можно выразить формулой(2k + 1), где k = 0, 1,

Слайд 66Циклопропенил-катион
Циклопентадиенил-анион

Циклопропенил-катионЦиклопентадиенил-анион

Слайд 67АНТИАРОМАТИЧЕСКИЕ молекулы
(по Хюккелю)
n = 4k (т.е. n

= 4, 8, 12, …)

АНТИАРОМАТИЧЕСКИЕ молекулы(по Хюккелю) n = 4k   (т.е. n = 4, 8, 12, …)

Слайд 68Циклопропенил-анион
Циклопентадиенил-анион

Циклопропенил-анионЦиклопентадиенил-анион

Слайд 69Фульвен

Калицен

ФульвенКалицен

Слайд 70Циклооктатетраен
Изменение формы приводит к невозможности перекрывания р-АО.
В результате антиароматический характер

исчезает, а реакционная способность снижается

ЦиклооктатетраенИзменение формы приводит к невозможности перекрывания р-АО.В результате антиароматический характер исчезает, а реакционная способность снижается

Слайд 71Атомы, содержащие во внешней подоболочке
n = 4 + 2 электронов

(т.е. n = 2 (s), 6 (p), 10 (d),

…)
должны отличаться повышенной стабильностью и пониженной химической активностью
Атомы, содержащие во внешней подоболочкеn = 4 + 2 электронов  (т.е. n = 2 (s), 6

Слайд 72Коэффициенты МО
( i — мнимая единица )
ν — номер атома
k

— номер МО
N — число атомов

в цепи

Циклопропенил-катион

Коэффициенты МО( i — мнимая единица )ν — номер атомаk — номер МОN — число атомов

Слайд 80Атомные орбитали
Молекулярные орбитали

Атомные орбиталиМолекулярные орбитали

Слайд 81Процедура преобразования к действительному базису возможна для любого аннулена

Процедура преобразования к действительному базису возможна для любого аннулена

Слайд 82Бензол
Энергетическая диаграмма
Электронная конфигурация

БензолЭнергетическая диаграммаЭлектронная конфигурация

Слайд 851 узел


1 узел

Слайд 90Гетероатомные молекулы
π1 = С11 p1 + C12 p2

π2 = С21 p1 + C22 p2

Гетероатомные молекулыπ1 = С11 p1 + C12 p2      π2 = С21 p1

Слайд 91Х1 = +1
Х2 = –1


Х 2 + Х – 1 = 0
Х1 = +

0,618
Х2 = – 1,618

Орбитальные энергии

Σ Xi = 0

Σ Xi = –1

Х1 = +1     Х2 = –1 Х 2 + Х – 1 =

Слайд 92Коэффициенты МО
С1 ⋅ Х + С2 = 0
С1 + С2

⋅ Х + С2 = 0

Коэффициенты МОС1 ⋅ Х + С2 = 0С1 + С2 ⋅ Х + С2 = 0

Слайд 93Атомно-молекулярная матрица
этилен
формальдегид

Атомно-молекулярная матрицаэтиленформальдегид

Слайд 94ΔЕ = 2 β
Корреляционная диаграмма
рО
ΔЕ = 2,336 β

ΔЕ = 2 β  Корреляционная диаграммарОΔЕ = 2,336 β

Слайд 95ЭТИЛЕН

ЭТИЛЕН

Слайд 96ФОРМАЛЬДЕГИД

ФОРМАЛЬДЕГИД

Слайд 97NC = (0,526)2 + (0,526)2 = 0,553
NO = (0,851)2 +

(0,851)2 = 1,447
PCO = 2 ∙ (0,526 ∙ 0,851) =

0,895

Неполярная молекула

Полярная молекула

Молекулярная диаграмма

NC = (0,526)2 + (0,526)2 = 0,553NO = (0,851)2 + (0,851)2 = 1,447PCO = 2 ∙ (0,526

Слайд 98δ+
δ–
δ–
δ+

δ+δ–δ–δ+

Слайд 99Винилхлорид
>C=C—Cl: h

= 2,0 K = 0,4
Det = Х 3 +

2Х 2 – 1,16Х – 2 = 0
Винилхлорид    >C=C—Cl:     h = 2,0  K = 0,4Det =

Слайд 101nC1 = 1,034 no =

1 Q = – 0,034
nC2 =

0,984 no = 1 Q = + 0,016
nCl = 1,982 no = 2 Q = + 0,018

PC-C = 0,990
PC-Cl = 0,137

δ+

δ–

nC1 = 1,034     no  = 1     Q =

Слайд 103Корреляционная диаграмма

Корреляционная диаграмма

Слайд 104Есвязи = 2,053 β
Есвязи = 2 β

Есвязи = 2,053 βЕсвязи = 2 β

Слайд 105ΔЕ = 2,053 β – 2,000 β = 0,053 β

= ЕRes
Энергия резонанса (сопряжения)

ΔЕ = 2,053 β – 2,000 β = 0,053 β = ЕRes Энергия резонанса (сопряжения)

Слайд 106Величина ЕRes показывает, насколько велики отклонения от предсказаний классической теории

строения молекул

Величина ЕRes показывает, насколько велики отклонения от предсказаний классической теории строения молекул

Слайд 107hO = 1,0 KO = 1,0
Det = Х 3

+ 2,5Х 2 – 0,14Х – 2,14 = 0
Амидная

группа

hN = 1,5 KN = 0,8

hO = 1,0  KO = 1,0Det = Х 3 + 2,5Х 2 – 0,14Х – 2,14

Слайд 108nO = 1,575 no

= 1 Q = – 0,575
nC

= 0,592 no = 1 Q = + 0,408
nN = 1,833 no = 2 Q = + 0,167

PO-C = 0,773
PC-N = 0,484

nO  = 1,575     no  = 1     Q

Слайд 109δ+
δ–

δ+δ–

Слайд 111ΔЕ = 2,642 β – 2,236 β = 0,306 β

= ЕRes
(для винилхлорида ЕRes = 0,053 β)

ΔЕ = 2,642 β – 2,236 β = 0,306 β = ЕRes (для винилхлорида ЕRes = 0,053

Слайд 113Сероокись углерода
O = С = S

Сероокись углеродаO = С = S

Слайд 114hO = 2,0 KO = 0,8
Det = Х 3

+ 2,4Х 2 – 0,84Х – 2,256 = 0
hS

= 0,4 KS = 1,0
hO = 2,0  KO = 0,8Det = Х 3 + 2,4Х 2 – 0,84Х – 2,256

Слайд 115nO = 1,909 no

= 2 Q = + 0,091
nC

= 0,765 no = 1 Q = + 0,235
nS = 1,326 no = 1 Q = – 0,326

PO-C = 0,334
PC-S = 0,911

nO  = 1,909     no  = 2     Q

Слайд 117Есвязи = 2,298 β
Есвязи = 1,264 β

Есвязи = 2,298 βЕсвязи = 1,264 β

Слайд 118ΔЕ = 2,298 β – 1,264 β = 1,034 β

= ЕRes
(для винилхлорида ЕRes = 0,053 β)

ΔЕ = 2,298 β – 1,264 β = 1,034 β = ЕRes (для винилхлорида ЕRes = 0,053

Слайд 119hO = 1,0 KO = 1,0
Det = Х 3

+ 2,3Х 2 – 0,06Х – 1,66 = 0
hS

= 1,3 KS = 0,6
hO = 1,0  KO = 1,0Det = Х 3 + 2,3Х 2 – 0,06Х – 1,66

Слайд 120nO = 1,525 no

= 1 Q = – 0,525
nC

= 0,585 no = 1 Q = + 0,415
nS = 1,890 no = 2 Q = + 0,110

PO-C = 0,808
PC-S = 0,414

nO  = 1,525     no  = 1     Q

Слайд 122Есвязи = 2,496 β
Есвязи = 2,236 β

Есвязи = 2,496 βЕсвязи = 2,236 β

Слайд 123ΔЕ = 2,496 β – 2,236 β = 0,260 β

= ЕRes
(для винилхлорида ЕRes = 0,053 β)

ΔЕ = 2,496 β – 2,236 β = 0,260 β = ЕRes (для винилхлорида ЕRes = 0,053

Слайд 124ЕRes = 1,034 β + 0,260 β = 1,294

β ( ≈ 84 кДж/моль)

ЕRes =  1,034 β + 0,260 β = 1,294 β  ( ≈ 84 кДж/моль)

Слайд 125Задача 8.3.

Задача 8.3.

Слайд 126АЛЬТЕРНАНТНЫЕ

топологический граф может быть раскрашен в два цвета
НЕАЛЬТЕРНАНТНЫЕ

топологический

граф не может быть раскрашен в два цвета
МОЛЕКУЛЫ


АЛЬТЕРНАНТНЫЕ топологический граф может быть раскрашен в два цвета НЕАЛЬТЕРНАНТНЫЕтопологический граф не может быть раскрашен в два

Слайд 127В четных АУ нециклического типа величины Х имеют вид

± Хk , т.е. встречаются только парами из противоположных значений,

а энергетические уровни расположены всегда симметрично, относительно нулевого уровня ( ε = α );

в нечетных АУ нециклического типа величины х имеют вид 0, ± Хk , т.е. кроме пар из противоположных значений имеется и нуль, а среди энергетических уровней обязательно имеется и нулевой ( ε = α ), соответствующий несвязывающей МО.

В четных АУ нециклического типа величины Х имеют вид  ± Хk , т.е. встречаются только парами

Слайд 128Четные АУ
Нечетные АУ
Е
ε = ± εk
ε =

0, ± εk

Четные АУ Нечетные АУ Еε = ± εk ε = 0, ± εk

Слайд 129Для нециклических альтернантных молекул все величины Х различны между собой;

все энергетические уровни не вырождены
Для циклических неальтернантных молекул дважды вырожденные

уровни располагаются несимметрично, относительно нулевого уровня и среди них нет уровня с ε = α (несвязывающей МО)

Для циклических альтернантных молекул всегла имеются дважды вырожденные уровни, которые располагаются симметрично, относительно нулевого уровня

Для альтернантных молекул электрические заряды атомов равны нулю; такие молекулы не поляризованы и их дипольный момент равен нулю

Для нециклических альтернантных молекул все величины Х различны между собой; все энергетические уровни не вырожденыДля циклических неальтернантных

Слайд 130Альтернантные нециклические
Е
Альтернантные циклические
Неальтернантные циклические

Альтернантные нециклические ЕАльтернантные циклические Неальтернантные циклические

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать доклад-презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое TheSlide.ru?

Это сайт презентации, докладов, проектов в PowerPoint. Здесь удобно  хранить и делиться своими презентациями с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика