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文档简介
Chapter9
多原子的半经验方法
1.π-electronapproximation2.Thefree-electronMOmethod3.TheHuckelMOmethod4.Conjugated
ChainMolecules
5.MonocyclicConjugatedPolyenes6.PolycyclicConjugatedPolyenes7.Charges,BondOrdersandFreeValences8.GeneralSemi-empiricalMOMethods1.π-electronapproximation(1)(2)由变分原理,极小化变分积V(i):第i个π电子在核与σ电子场中的势能.2.Thefree-electronMOmethod
V=,outsidethisregion如果:忽略,且V=0,inacertainregion有:
(3)(4)(5)(6)
一维情况,有
(7)
由Pauli原理,有:(8)
对于Polyenes:设单键长,l1,双键长,l2,考虑MOs离域,两端分别增加.则电子运动的区域:代入(8)式有:3.TheHuckelMOmethod(11)
(12)
(13)
由线性变分法有:r=1,2,3,….nc
(14)
久期方程:(15)
积分
forCr&Csbonded(16)
forCr&Csnotbondedtogether(17)
(18)
归一化条件(normalizationcondition)(19)
(20)
4.Conjugated
ChainMolecules(21)
本征方程:
(22)
(23)
由行列式理论有:k=1,2,3,…,N
(24)
k=1,2,3,…,N
u=1,2,3,…,N
(25)
例子:丁二烯
(26)
ci=1.618,0.618,-0.618,-1.618波函数:
分子轨道节面与能级(NodalPlanesandEnergyLevels)
:
ThegroundstateofButadineinC2h
symmetry
HOMOLUMO
一般情况:HOMO:
LUMO:
5.MonocyclicConjugatedPolyenes.
HMOresults:
k=0,1,…,nc-1MOlevels:
4n+2rule(占满成键轨道)
C4H4atripletgroundstate分子轨道C6H6
k=0
k=1
k=5
k=2
k=4
k=3
简并轨道的线性组合实MOSimilarly
MOSymmetryspeciesThesymmetryspeciesofMOs
Thegroundstate:6.PolycyclicConjugatedPolyenesNaphthealene久期方程:r=1,2,…,10久期行列式:利用,对波函数进行分类:原子轨道等价组:
C1=C2=C3=C4
C5=C6=C7=C8C9=C10根据Huckel近似:
令:x=-1,,,x=1,
7.p-ElectronCharges,BondOrders,FreeValence丁二烯:ElectronchargesWherethesumisovertheMOsFor1,3-butadiene,Theorem.Forthegroundstatesofaneutralalternanthydrocarbon,alltheHuckelelectronchargesqrare1.BondOrdersForbutadiene,P12P23
Thetotalbondordersare[bondcontributionincluded]CorrelationofBondlengthswithBondOrders
Rc-cvsPrsFree–ValenceIndex8.GeneralSemi-empiricalMOMethodsTheExtendedHuckelMethod.
价电子Hamilton看作单电子Hamiltonian的求和
分子轨道看作价原子轨道的线性组合
价单电子方程
应用变分法有:
由Koopmans’定理引入VSIP参数化VSIP=Valence-stateionizationP
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