Här
Tillämpad Kvantfysik Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Molekylorbitaler från atomära s och p s - orbitaler a + b a - b pz - orbitaler a + b a - b px,y - orbitaler a - b a + b Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers “Riktiga” enelektron orbitaler för N2 LUMO HOMO Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers C2H6 Tillämpad kvantfysik, TIF100 C2H4 C2H2 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Hybridisering För andra radens element ligger 2s och 2p tillstånden nära varandra både energetiskt och rumsligt. Dessa atomära tillstånd blandas när atomen är i en molekyl – hybridisering Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Metan molekylen (CH4) Vi har svårt att förstå strukturen på CH4 genom att utgå ifrån bara s, px, py, och pz orbitaler. H binder till C med ett elektronpar. Tydligen behövs fyra oparade elektroner för C! Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers De hybridiserade orbitalerna bildas enligt: Detta ger fyra orbitaler och en tetreadrisk symmetri Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Metan molekylen (CH4) Hybridiserade orbitaler CH4 Energi 2sp3 Tillämpad kvantfysik, TIF100 2sp3 2sp3 2sp3 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Vi förstår etan (C2H6) utifrån sp3 hybridisering: Energi 2sp3 2sp3 2sp3 2sp3 En binding skapas mellan de två CH3 grupperna Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers sp2 hybridisering Hur kan vi förstå eten molekylen (C2H4)? Här finns ingen teraedrisk symmetri – molekylen är plan. Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers sp2 hybridisering sp2 hybridisering för C (1s22s22p2): Energi 2p 2px 2py 2pz 2pz 2sp2 2sp2 2sp2 2s Den hybridiserade atomen har fyra oparade elektroner Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Eten har en dubbelbinding: En -binding och en -bindning Vy från ovan Vy från sidan Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers sp hybridisering sp hybridisering för C (1s22s22p2): Hybridorbitaler skapas från 2s och en av 2p-loberna Energi 2p 2pz 2px 2py 2spx 2sp 2py 2sp 2s Den hybridiserade atomen har fyra oparade elektroner Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers sp hybridisering: Etyn (C2H2) I -bindning 2 -bindningar Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Strukturtrender Etan (enkelbindning) Eten (dubbelbindning) Etyn (trippelbindning) Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Kristaller med kovalenta bindningar Diamant (sp3) Tillämpad kvantfysik, TIF100 Grafit (sp2) Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Andra kol-strukturer med sp2 hybridisering C60 Sfärisk molekyl som innehåller 12 pentagoner och 20 hexagoner. Nobelpris (Kemi)1996 (Smalley, Curl och Kroto) Kolnanotuber Grafen Nobelpris (Fysik) 2010 (Geim, Novoselov) Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Frågor 1. Hur byggs och orbitaler upp från atomära s och p tillstånd? 2. Vad menas med bindande/antibindande orbital? 3. Vad skiljer en jonisk och en kovalent binding? 4. Vad innebär hybridisering? 5. Vilka molekylära strukturer får man med sp3, sp2 och sp hybridisering? 6. Vilken hybridisering har diamant/grafit? Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Bensen med Huckelmetoden Energi 2 Hög kinetisk energi 1 0 -1 -2 Låg kinetisk energi Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Bensen med DFT – bara -tillstånd Energi (eV) 0 -5 -10 Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Vibrationer och rotationer i tvåatomiga molekyler Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Energiskalan Valenselektroner Rotationer Vibrationer Core elektroner Molekyler Elektroniska övergångar i molekyler: Vibrationsövergångar för molekyler: Rotationsövergångar i molykyler: Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers O2 och OH - potentialenergikurvor Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Vibrationsnivåer för H2 Över dissociations energin Morsepotential Avståndet mellan nivåerna krymper Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Energiskalan Energi Exciterat tillstånd Rotationstillstånd Elektroniskt grundtillstånd Vibrationstillstånd Avstånd Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Vibrationer och rotationer för HBr Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers Frågor 1. Vad är energiskalan elektron / vibration / rotation 2. Vilka övergångsregler finns för mellan vibrations- och rotations tillstånd 3. Vilken molekylinformation finns i vibrationsspektroskopi? 4. Vilken molekylinformation finns i rotationsspektroskopi? 5. Förklara ett vibrations/rotations spektrum Tillämpad kvantfysik, TIF100 Henrik Grönbeck, Department of Applied Physics, Chalmers
© Copyright 2024