Реферат тақырыбы: Молекулалық орбитальдардың эмпирикалық емес теориясы Орындаған: Сауытбекқызы б топ: Хнк-5 Қабылдаған: Кенжебекова Н
жүктеу/скачать 29,36 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Молекулалық орбитальдардың эмпирикалық емес теориясы
- Пайдаланылған әдебиеттер
|
Абай атындағы Қазақ Ұлттық педагогикалық университеті Жаратылыстану жəне география институты РЕФЕРАТ Тақырыбы:Молекулалық орбитальдардың эмпирикалық емес теориясы Орындаған:Сауытбекқызы Б Топ: Хнк-5 Қабылдаған:Кенжебекова Н Алматы 2022 Молекулалық орбитальдардың эмпирикалық емес теориясы Молекулалық орбитальдар теориясы — молекула ядролар мен электрондардан тұратын тұтас жүйе деп қарап, орбитальдарында электрондар теориясы атомдарға қолданылатын кванттық механиканың заңдылықтарын күрделірек жүйе–молекулаларға қолданылады. Әрбір элементтің атомы бір ядродан тұрады, ал атомдардан түзілген молекула көп ядродан тұрады. Сондықтан молекуланың орбитальдарындағы электрондарға көп ядролар өрісі әсер ететіндіктен атомдардан молекула түзілу кезінде жүйенің энергиясы азаяды. Атомдардағы сияқты әрбір молекулалық орбитальға квант сандарының белгілі бір мәндері сәйкес келеді. Атомдық орбитальдар s, p, d, f әріптерімен белгіленетіні сияқты молекулалық орбитальдар σ, π, δ, υ әріптерімен белгіленеді. Эмпирикалық емес және жартылай эмпирикалық есептеулердің негізгі орындалу сатылары көп жағдайларда бірдей, сондықтан оларды бір бөлімде қарастыруға болады. Ең алғашқы міндеті есептеу типін таңдау болып табылады. Бұл бағдарлама жұмысын басқаратын “кілт” не “жол” сөз арқылы табылады.Стандарттық емес есептеуді өткізу үшін бағдарлама тапсырмасының толықақпаратты қамту қажет. Кілт сөздерді бағдарлама опцияға айналдырады,оның мәні есептеу процесін тексеріп отырады. Бағдарламаның келесі қадамы – тапсырманың аталуын (тек ақпарат үшінғана қолданылады және саналған формада баспаға беріледі), молекулазарядын және қажетті мультиплеттігін оқу. Әрі қарай молекулалардыңгеометриясы келтіріледі, көбінесе Z – матрицалы түрінде беріледі, олөзінде атомдық нөмірін, байланыс ұзындықтарын, валенттік және ішкіайналу бұрыштарын қамтиды. Z -матрица атомдардың тек қанагеометриялық анықтау әдісін көрсетеді. Ол бағдарламаға байланыстарды,қайда орналастыратынын және молекуладағы электрондарды қалай бөлукерек екендігіне тапсырма береді. Z-матрица қамтитын ақпарат декарттықкоординат атомын (xyz) анықтау үшін қолданылады. Атом нөмірі, молекулазаряды және мультиплеттігі жүйеде электрон санын және орбитальдардытолтыру санын анықтайды. Осы сатысында ядроның тебілу энергиясыбайқалуы мүмкін. Бұл сан атомның типіне және оның орналасуына тәуелдіболғандықтан, ол әр түрлі есепте бір құрылымға бірдей болуы керек. Бұлтұрақтыны мыналарды анықтау үшін, мысалы, әр түрлі базистік жиында эмпирикалық емес есептеулерде, сондай геометриялық параметрлерді қолданған әрбір атомға белгілі атомдық орбитальдар жиыны бөлінеді. Жартылай эмпирикалық бағдарламаларда АО–ның формасы және энергиясы параметризация арқылы алдын-ала анықталады. Келесі қадамда эмпирикалық емес бағдарлама әр түрлі келесі есептеулер үшін кажетті бір және екі электронды интегралдардың есептеуін жүргізеді, олардың саны бірнеше жүз мыңдарға жетуі мүмкін. Әрбір интегралға өзінің индексі беріледі және олармен бірге интегралдар магнитті дискке жазылады. Жартылай эмпирикалық және эмпирикалық емес бағдарламалар алғашқы жуықтауды орналастыру керек. Ол ӨРӨ әдісіндегі есептеуде бастапқы нүктенің ролін атқаратын МО-ның ен бірінші (бастапқы) жиыны болып табылады. Алғашқы жуықтауды таңдаудың әр түрлі тәсілдері бар. Жартылай эмпирикалық бағдарламаларда әдетте электрондар АО-да біркелкі кездейсоқ таралады, осыдан соң ӨРӨ процедурасы оптимизацияланган МО жиынын және оған сәйкес атомдардағы электрондардың таралуын табады. Эмпирикалық емес бағдарламаларда алғашқы жуықтау молекуланың кеңейтілген Хюккель әдісі (КХӘ) көмегімен есептеуінен анықталады. Минималды базисті қолданып, КХӘ арқылы алынған бастапқы орбитальдарды тапсырмада берілген базис жиынға айналдыру қажет. Алғашқы жуықтаудың тандауына бастапқы электрондық конфигурацияның –бастапқы МО-лардың толтырулуы реттілігінің - анықтауы кіргізіледі. Итерациялық процедура үшін бағдарлама бастапқы “нүкте” ретінде алғашқы жуықтауды қолданады. Сол процедураның әрбір келесі қадамда ӨРӨ теңдеулерінің дәлме-дәл шешіміне жетеді. Итерациялық процедура энергия минимумға, ал матрица тығыздығының элементтері – өзінің стационарлық мәніне жеткенше қайталанады. Осындай жағдайда ұқсас шешімі алынған немесе өздігінен реттелуге жетті деп айтады. Кейде өздігінен реттелу пайда болмайды, онда программа қате туралы мәлімет береді. Келесі стадия есептің түрімен анықталады. Егер есеп бір ғана геометриялық конфигурация үшін орындалса, онда бағдарлама тығыздық талдауына көшеді, яғни оған атомдық зарядтарын, байланыс реттілігін, диполь моментін және т.б. анықтауы жатады. Керек жағдайда бағдарлама ұйытқу теориясы бойынша, конфигурациялық әрекеттесу немесе тығыздық функционалы әдістері арқылы корреляциялық энергияның есептеуін орындайды. Эмпирикалық емес әдістер фундаменталды физикалық тұрақтылардан басқа кез-келген эксперименттік айқындалған параметрлерді қамтымайды. Жартылай эмперикалық кванттық-химиялық әдістерде оларда теңдеулердің кейбір матрицалық элементтері алынып тасталады, ал кейбіреулері белгілі қосылыстардың қасиеттері бойынша эксперименттік деректер негізінде анықталған сандық параметрлермен ауыстырылады. Бұл процедура параметрді белгілеу деп аталады. Олардың нақтылығы нақты есептеуде, ең алдымен, сынақ қосылыстары параметрлерге енгізілген қосылыстарға қаншалықты тығыз байланысты екендігінде. Мысалы, AM1 заманауи жартылай эмпирикалық әдісі (және оның кейінірек PM3 параметрлері өмірсутектердің пайда болуы мен геометриясын өте жақсы шығарады. Эмпирикалық емес және жартылай эмпирикалық кванттық-химиялық әдістердің болжамды екенін ұмытпаған жөн. Осы әдістердің әрқайсысы өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар. Эмпирикалық емес әдістер, дұрыс пайдаланылған кезде, белгісіз химиялық қосылыстардың қасиеттерін бағалау үшін нақтылықты қамтамасыз етеді, бірақ өте мықты компьютерлік ресурстарды қажет етеді. Жартылай эмперикалық әдістер есептеулерді әлдеқайда жоғары деңгейде орындауға мүмкіндік береді және тіпті құрамдас бөліктерге ұқсас химиялық қосылыстарға арналған тәжірибеге сәйкес келетін нәтижелерді де бере алады. Сондықтан практикалық мәселелерді шешудің нақты әдісін таңдау өте мұқият болуға тиіс. Егер эмпирикалық емес әдістер қазіргі молекулалық компьютерлерге бірнеше ондаған атомды қамтитын молекулярлық жүйелерді зерттеуге мүмкіндік берсе, онда жартылай эмпирикалық әдістер осы диапазонды жүздеген атомды қамтитын нысандарға дейін кеңейтеді. Есептеулердің жеделдету жартылай эмпирикалық әдістерде Fock операторына кіретінинтегралдардың көпшілігі нақты есептелмейді, бірақ олардың мәндері экспериментальды деректерден немесе эксперименттерден анықталған параметрлерді қоса алғанда, эксперименттік деректерден анықталатын параметрлермен ауыстырылады. Әртүрлі авторлар екі әдісті де, нақты параметрлер жиынтығын да ұсынды. Ең жиі қолданылатындардың ішінен MINDO/3, MNDO, AM1, PM3 сияқты параметрлерін ескереміз. MINDO/3 параметрлері хронологиялық тұрғыдан ертерек, ал PM3 соңғы болып табылады. Өндірушілер тарапынан еркін және коммерциялық бөлінген бірнеше кванттық-химиялық бағдарлама бар. Ең танымал коммерциялық пакеттер қатарында кванттық-химиялық әдістерді іске асыратын GAMESS және GAUSSIAN бағдарламалық пакеттерін және жартылай эмпирикалық кванттық-химиялық әдістерге негізделген MOPAC бағдарламалық кешенін айтуға болады. Пайдаланылған әдебиеттер: 1.Т.Кларк. Компьютерная химия. М.., Мир, 1990. 2.Л.Цюлике. Квантовая химия. М.., Мир, 1976. 3. В.Соловьев, М.Соловьев. Компьютерная химия. М., 2002. 4.Грибов Л.А., Муштакова С.П. Квантовая химия. – М.: Гардарики, 1999. – 389 с. жүктеу/скачать 29,36 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|