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Teoría VSEPR, enlace químico y mecánica cuántica

VSEPR teoría predice correctamente las formas de muchos de simetría rota de moléculas como las $\ce{H2O}$$\ce{NH3}$. Tome $\ce{NH3}$ por ejemplo. En teoría VSEPR, el átomo de nitrógeno es (aproximadamente) en el centro de un tetraedro, el tres $\ce{N-H}$ bonos punto de que tres de los cuatro vértices del tetraedro, y el par solitario del nitrógeno puntos a la $4$th vértice. Pero la mecánica cuántica hablando, los electrones deben estar todos deslocalizada en toda la $\ce{NH3}$ molécula. ¿Cómo puedo unificar las dos imágenes para entender el concepto de los enlaces químicos y la teoría VSEPR en la mecánica cuántica? ¿VSEPR corresponden a algún tipo de prueba de la función de onda (por ejemplo, antisymmetrized geminal de energía (AGP))?

Nota: cuando digo cómo entender los enlaces químicos en la mecánica cuántica, quiero decir que en el enlace químico descripción de las moléculas, los pares de electrones se localizan en los bonos, mientras que la mecánica cuántica dice de nuevo: todo puede ser transferido. Así que es la misma discusión que como VSEPR v. s. QM. Si sólo hay dos átomos y uno de los bonos, la mecánica cuántica sentido de que el enlace químico es clara.

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maccullt Puntos 1555

VSEPR es un simple y generalizada de un enfoque basado principalmente en la observación empírica. Es una gran teoría en la predicción, en un primer orden de aproximación, la forma geométrica de las moléculas. Que es mucho más difícil que con otros métodos. Es de curso a partir de una base física, no sólo el empirismo. Es posible que desee explorar electrón-dominios y el principio de Pauli en este contexto.

Ha habido un montón de post-rationalisations que causan más daño que bien, porque van más allá de las limitaciones de la teoría. Uno de los más miss enseñado es la participación de d-orbitales en la hibridación de los esquemas, sino que proviene de la falta de comprensión de algunos de los instructores, y su confusión con la valencia de los bonos de la teoría.
Uno de los ejemplos más destacados, donde (básicamente) no se describe en mi respuesta aquí: Son los pares libres en el agua equivalente? En este punto cabe señalar, que el general de la topología de la densidad electrónica está muy bien reproducido.

Con eso en mente, una reconciliación de este enfoque empírico con la teoría cuántica para entender la vinculación es peligroso, si no inútil. Debe ser utilizado para proporcionar una razonable supongo que para una estructura molecular y su principio de explicación. Nada más allá de que podría conducir a conclusiones equivocadas. No puede, en ningún caso, ser utilizada para generar una estimación de una función de onda, porque no está basada en él.

Usted tendrá que utilizar otro método para que. A menudo se confunde con VSEPR es la valencia de los bonos de la teoría (VBT). No se puede enfatizar lo suficiente, que los dos son completamente independientes (incluso en su forma más cruda nivel). Ha habido un gran desarrollo en ese campo, y lo que se suele enseñar como VBT sólo puede ser clasificada como una muy burda aproximación. Se trata en principio de una teoría exacta, pero llevada a cabo en el límite teórico no es tan fácil de entender como que lo que se enseña comúnmente. (Echa un vistazo a la resonancia, y sus conceptos erróneos como se describen a continuación: ¿Qué es la resonancia, y la resonancia de las estructuras real?)
Otra forma de describir el enlace es el orbital molecular de la teoría (MOT), que ya viene con las propiedades necesarias de la deslocalización de electrones. Por desgracia, esta teoría es más difícil para empezar, y no proporcionan un cuadro fácil de seguir. Lo bueno de esto es que no se puede pedir mucho más complicado en su límite teórico.
Los dos enfoques son, en su respectivo límite teórico (VBT describe correlación de electrones a través de la resonancia de las estructuras, ITV necesitan múltiples factores determinantes para ello) equivalente.

La comprensión de la vinculación no es fácil y es, por mucho, no sin controversia. Incluso en aproximado VBT o MOT puede haber muchos conceptos erróneos, incorrectos y deducciones, conclusiones, rationalisations. Para todo en el "gris" de las áreas, hay opiniones, interpretaciones y opiniones acerca de las interpretaciones.
En cualquier caso, uno siempre debe ser consciente de las limitaciones del modelo utilizado. Uno debe también ser crítico acerca de los resultados encontrados. Uno siempre debe esperar que todo sea mucho más complicado de lo esperado (punto en el caso de: CO2).
Si usted mantiene todo esto en mente: VSEPR es una impresionante modelo de sistema.

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