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La confusión acerca de MOs — ¿lapso de una fianza o de la totalidad de la molécula?

Estoy leyendo Química Orgánica por David Klein (2ª Ed), y cuando se habla de las causas de la tensión torsional, escribe de este

Según recientes cálculos mecánica cuántica, ahora se cree que la conformación escalonada posee una favorable de la interacción entre un ocupados, la vinculación MO y desocupado, antibonding MO. Esta interacción disminuye la energía de la conformación escalonada.

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Este favorable de la interacción sólo está presente en la conformación escalonada. Cuando el enlace C-C es rotada (pasando de una forma escalonada para una conformación eclipsada), la favorable superposición de arriba es interrumpido temporalmente, causando un aumento de la energía.

He buscado en línea y la mayoría de las fuentes de proporcionar una explicación similar y el diagrama. Mi problema es principalmente con el diagrama de: ¿por qué son los MOs muestra como a pesar de que solamente el C-H de los bonos? Pensé que MOs se supone que abarcan toda la molécula, en lugar de ser localizadas a lo largo de/en paralelo a la internuclear ejes de dos núcleos. Son estos MOs correcta? ¿MOs cubrir la totalidad de la molécula, o hacer que cada uno de ellos existen entre dos de unión de los átomos?

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AnxiousReseter Puntos 23

La desafortunada respuesta es: ambos, y es bastante complicado. Se puede señalar en este punto, sin embargo, que entre los dos átomos conectados por enlaces (o incluso enlace iónico) hay MOs.

Orbitales moleculares, la Función de Onda, y la (Electrones) Densidad

En química cuántica, podemos definir:

  • (spin) MO: una de un electrón función de onda. Contiene un electrón, puede ser combinada con otra vuelta MO para formar lo que se suele pensar como un MO, es decir, doblemente ocupado.
  • La Función de onda (WF): Normalmente un producto de MOs, al menos en el más simple de los enfoques (Hartree-Fock [HF], el común de la Teoría Funcional de la Densidad). El producto es anti-simétrico que obedece el principio de Pauli. Estos productos de la MOs puede ser linealmente combinan para generar más precisa, complicado y caro enfoques.
  • Densidad: La expectativa de valor de un WF al aplicar el operador de densidad. De los tres, este es el verdadero y único observable, por ejemplo, mediante la difracción de rayos-X. Si usted tiene una concha abierta molécula, usted puede ser capaz de observar un spin-densidad, por ejemplo, por el Giro de un Electrón de la espectroscopia de Resonancia.

¿Cuál es el punto de estas definiciones?

Ellos ilustran el hecho de que un MO y los observables de la densidad de tener un par de pasos. Supongamos que alguien nos da un conjunto de MOs que el rendimiento de la densidad correcta de una molécula (así como otros correcta observables). Esto ya es una orden de alto, por cierto. Es un hecho matemático de que uno puede "girar" el MOs, es decir, crear nuevas MOs a partir de combinaciones lineales de las antiguas y todavía rendimiento de la densidad correcta. Así, el conjunto de "corregir" MOs no es única por la medida razonable que se nos debe dar la densidad correcta.

OK, así que no es más que un conjunto de "corregir" MOs. Entonces, ¿qué?

Para una molécula/método/base de la combinación, muchas formas de "elegir" su MOs son posibles y llevar a imágenes muy diferentes, incluso cuando la elección razonable de contorno de los valores (es decir, el 85%) para la visualización. Una lista incompleta es:

  • canónica MOs: son funciones propias del operador de Fock, que es central a la ic, sino también de relevancia para el post-HF métodos. También preservar significativa orbital energías (que se refieren a los potenciales de ionización), pero por lo general son totalmente deslocalizada sobre toda la molécula.
  • localizada MOs: "rotaciones" de la MOs se han realizado para producir los orbitales de (esperemos) un mínimo de extensión espacial. Son más fáciles de interpretar, pero de las matemáticas es iterativo, lo que significa que pequeños cambios en la geometría molecular podría conducir a la vez diferentes locales MOs. También hay más de un esquema para hacer esto, y los resultados pueden ser bastante diferentes.
  • natural MOs: supongamos que usted ha realizado la muy precisa/muy caro cálculo de la Configuración completa de la Interacción completa (CI) para su molécula. El resultado de los orbitales luego son funciones propias de la verdadera Hamiltoniana (en el conjunto de base). Usted probablemente nunca encuentro estas debido al enorme costo de la operación de cálculo - y que puede no parecer muy diferente de la canónica de los orbitales.

Y luego está el pequeño problema de virtual/desocupado orbitales

No introduzca la densidad (duh), pero a menudo son relevantes para las discusiones de los mecanismos, tales como el punto inicial de ataque o de estabilización. En mi opinión, básicamente hay ninguna manera de elegir un buen esquema para ellos canónica de los orbitales de tipo de rendimiento de la afinidad electrónica.

A continuación, se ha perdido toda esperanza. No hay manera de elegir.

Bueno, para los orbitales ocupados, algo es. Uno debe comparar los orbitales (de una computacional nivel) con otras a través de las moléculas de llegar a resultados útiles. Los libros de texto generalmente no te dan esta oportunidad, porque no tiene idea de dónde los orbitales vienen.

De vuelta a la OP pregunta: sí, canónica de los orbitales extendería más, básicamente, toda la molécula. Usted se muestra, en toda la probabilidad, los orbitales que se han localizado de alguna manera. Se utilizan como ilustraciones de los autores, y que en general no es una mala idea. Tomar 'em con un grano de sal.

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