Kemi

VB och MO metod


Valensbindningsmetod

Om två H-atomer är rumsligt långt ifrån varandra interagerar kärnorna övervägande med elektronen som tilldelats dem, dvs kärna A med elektronen (1) och kärnan B med elektronen (2).

Den totala vågfunktionen för systemet av de två H-atomerna resulterar då i

ψ=ψA.(1)ψB.(2)

Om avståndet mellan de initialt separerade H-atomerna blir mindre uppstår ytterligare interaktioner, nämligen de mellan kärnan A och elektronen (2) och mellan kärnan B och elektronen (1).

Den totala vågfunktionen för systemet av de två H-atomerna resulterar då i

ψ=ψA.(1)ψB.(2)+ψA.(2)ψB.(1)

Valensstrukturteori

de Valensstrukturteori, även VB teori, Elektronparteori eller engl. Valence Bond Theory kallas, är en kvantmekanisk approximationsmetod utvecklad av Walter Heitler och Fritz London 1927 för att beskriva atombindningar i polyatomära system.

I denna modell a Valensbindning mellan två atomer genom att var och en av dessa atomer ger en elektron för en bindning. Dessa två elektroner bildar ett elektronpar i ett bindande molekylorbital. De två atomerna i molekylen har nu en andel i båda elektronerna, med andra ord i sin "egen" elektron och i "partnerns" elektron. Den energetiska fördelen som detta skapar för båda atomerna är drivkraften för bildandet av molekyler.

Ytterligare rekommenderad specialistkunskap

Daglig visuell inspektion av laboratorievågarna

Vad är känsligheten på min våg?

Daglig visuell inspektion av laboratorievågarna


Erich Hückel föddes 1896 som den mellerste av de tre sönerna till doktorn Armand Hückel (1860-1927). Hans far hade vetenskapliga intressen och hade som privatforskare ett eget laboratorium. Hans bröder var Walter Hückel (1895–1973), professor i organisk kemi, och Rudi Hückel (1899–1949), doktor. En av hans farfarsfäder var den kände botanikern Carl Friedrich von Gärtner (1772–1850), en av hans farfars farfar till botaniker och professor i S:t Petersburg Joseph Gärtner (1732–1791).

Hückel gick på gymnasiet i Göttingen 1905-1914 och studerade fysik och matematik vid universitetet i Göttingen 1914-1921, där han doktorerade 1921 hos Peter Debye om "spridning av röntgenstrålar genom anisotropa vätskor", en avhandling som ett resultat av Debye-Scherrer-metoden utvecklad av Debye och Paul Scherrer 1916. Studierna avbröts av militärtjänstgöring som forskningsassistent vid modellforskningsinstitutet för aerodynamik av Ludwig Prandtl (1916) och 1918 vid sjöflygplansledningen i Warnemünde. Efter kriget åkte han tillbaka till Göttingen och ville egentligen följa Debye till ETH Zürich, men fick vänta ett tag på grund av arbetsrestriktioner i Schweiz. Han var assisterande assistent till David Hilbert och assistent till Max Born i Göttingen, innan han 1922 gick till ETH Zürich som assistent till Debye, där han arbetade med Debyes då nuvarande forskningsområde (teori om starka elektrolyter). 1925 avslutade han sin habilitering hos Debye (Koncentrerad lösning av vattenhaltiga elektrolyter). 1928 gick han på ett Rockefeller-stipendium till University College London för att studera med F. C. Donnan och sedan i Köpenhamn för att studera hos Niels Bohr, där han började studera tillämpningen av kvantmekanik för kemisk bindning. Han fortsatte detta från 1929 med Werner Heisenberg och Friedrich Hund vid universitetet i Leipzig, där hans arbete om dubbelbindningen och bensen (1931) uppstod, grunden för den senare så kallade HMO-teorin (Hückel Molecular Orbital Theory, Hückel molecular orbital). metod) ). Detta arbete fann dock inte allmänt erkännande förrän långt senare och förde honom vid den tiden fler nackdelar, eftersom han flyttade mellan fysik och kemi. 1930 fick han en lärartjänst i Stuttgart för fysikalisk kemi, för vilken han kvalificerade sig som professor med sin bensenuppsats. 1937 blev han docent vid universitetet i Marburg. Där var han den ende teoretiske fysikern som höll kursföreläsningarna - under krigsåren även praktiken för läkare - utan att bli tilldelad några assistenttjänster. Överbelastningen av arbete gjorde att han tills vidare fick skjuta upp sin forskning. 1947 fick han professuren för teoretisk fysik och han fick även en assistent (tillfälligt matematikern Horst Tietz). Under tiden hade HMO-teorin etablerat sig särskilt utomlands. Hückel, vars hälsa äventyras, kunde inte längre följa den aktuella forskningen på detta område. 1961 blev han professor och ett år senare gick han i pension.

Till hans viktigaste vetenskapliga landvinningar hör den kvantteoretiska tolkningen av bensens termodynamiska egenskaper och, i samband med detta, formuleringen av den efter honom uppkallade Hückel-approximationen, från vilken bl.a. Hückel-regeln för definitionen av det aromatiska tillståndet följer. Han arbetade också inom området elektrokemi, där särskilt Debye-Hückel-teorin uppstod.

1965 tilldelades han Otto Hahn-priset för kemi och fysik. 1966 valdes han till medlem av Leopoldina.

Hückel var gift med Annemarie Zsigmondy, dotter till Nobelpristagaren i kemi, Richard Zsigmondy, och han fick fyra barn med henne.

Society of German Chemists har delat ut en sedan 2016 Erich Hückel-priset för enastående prestationer inom teoretisk kemi. Den första pristagaren var Werner Kutzelnigg.


Den första matteboken är ett skämt, den andra handlar bara om skolmaterial och den sista är mycket omfattande och har många praktiska exempel men knappt några bevis.

Fysikböckerna handlar om den fysik som du behöver på ingenjörskurser.

De två första kemiböckerna är bara skolböcker, de två sista är båda studielitteratur.

Tja, jag undrar bara om du ens har tittat i böckerna. Nivån är delvis så olika. Man kan inte göra så mycket med den 3:e matteboken i skolan, för den går långt utöver det som lärs ut i skolan. Och inte heller med fysikböckerna. Eller behöver du böckerna för dina studier?


Kvantkemi

de Kvantkemi är tillämpningen av kvantmekanik på kemiska problem, t.ex. & # 160B. beskrivningen av atomers och molekylers elektriska beteende och dess inverkan på deras reaktionsförmåga. (Kvantmekaniska studier på Atomer ses som gränslinjen mellan kemi och fysik och är inte nödvändigtvis tilldelade kvantkemi.)

Vätemolekylen var en av de första som undersöktes och beräknades kvantkemiskt, 1927 av de tyska forskarna Walter Heitler och Fritz London. Metoden de utvecklade användes av amerikanska kemister John C. Slater och Linus Pauling för att bli Valence-Bond (VB) - eller Heitler-London-Slater-Pauling (HLSP) metod expanderat. I den läggs fokus på hänsynen till den parvisa interaktionen mellan atomer, så det stämmer väl överens med det klassiska övervägandet om den kemiska bindningen.

Ett alternativt förhållningssätt till den kemiska bindningens natur utvecklades av Friedrich Hund och Robert S. Mulliken, som beskriver elektroner som delokaliserade i form av matematiska funktioner. Som Hund mulliken eller mer allmänt kallad Molecular Orbital (MO)-metoden, är mindre intuitiv för den klassiska kemisten, men är fortfarande mycket vanligare.

Med båda tillvägagångssätten kan matematiska approximationsmetoder användas för att göra förutsägelser om materialegenskaper.

Tillämpligheten av kvantkemi i form av datorberäkningar finns under beräkningskemi.

Några ytterligare ämnen är:

Dessutom är följande personer viktiga för utvecklingen av kvantkemi:


MO-förfarande

MO-proceduren molekylär orbital) enligt Friedrich Hund och Robert Sanderson tilldelar Mulliken alla elektroner i molekylen till en uppsättning molekylära orbitaler. Illustrationen sker genom elektronmoln, som mestadels är delokaliserade över hela molekylen.

Molekylära orbitaler kan användas som linjära kombinationer på ändlig basis. Därefter bestäms de molekylära orbitalerna i ett utökat egenvärdeproblem. Som föreslagits av Lennard-Jones, de isolerade atomernas atomära orbitaler i betydelsen av LCAO-approximationen (Linjär kombination av atomära orbitaler) användas.

I princip kan vilka funktioner som helst användas som grund. Bra lösningar med liten beräkningsansträngning erhålls om fysiskt meningsfulla funktioner används. Som Lennard-Jones var den första att fastställa är atomorbitalerna, som korrekt beskriver elektronerna i isolerade atomer, lämpliga för detta. Man talar då om LCAO. För förbättring kan även atomorbitalerna varieras eller ytterligare funktioner inkluderas i grunduppsättningen.

MO-processen kan förstås intuitivt för små symmetriska molekyler. Av symmetriskäl är de molekylära orbitalerna ett resultat av addition eller subtraktion av atomorbitaler. När det gäller mer komplexa molekyler är molekylorbitalerna sammansatta som en linjär kombination av olika atomära orbitaler. Strängt taget samverkar 2:orna och 2p redan i den andra periodenz-Orbitaler, så att även där mer komplicerade linjära kombinationer skulle erhållas. I konjugerade & pi-system är Hückel-approximationen en metod för grov bestämning av MO.

Ett grundläggande misstag med denna metod är att elektronerna (förutom överensstämmelse med Pauli-principen) ses som statistiskt oberoende av varandra. Mycket mer komplexa korrelerade beräkningar, särskilt CI (konfigurationsinteraktion), tar också hänsyn till elektronkorrelationen.

Rita LCAO-MO-diagram

Kvalitativa LCAO-MO-diagram kan också ritas utan faktura. Det bör noteras att med den linjära kombinationen av två AO bildas en bindande MO med lägre energi än den lägre AO och en antibindande MO med högre energi än den högre liggande AO. Som en första approximation bestäms uppdelningen av överlappningen. Till exempel kan man förutsäga att en & sigma-bindning kommer att splittras starkare än en & pi-bindning.


I den globalt nätverkande världen blir interkulturell kompetens allt viktigare. Vi erbjuder dig olika möjligheter att få denna erfarenhet.

+Inträde i det fransk-tyska studieprogrammet (binationell studiekurs med den väletablerade Grand Ecole i Nancy)

För praktikterminer eller uppsatser:

+Många utländska partneruniversitet
+Företagskontakter över hela världen (Frankrike, Irland, USA, Kina, Brasilien, Mexiko och många fler)


Matematik för naturvetenskap: Introduktion till linjär algebra

av Kirchhoff, Thomas Karafyllis, Nicole Evers, Dirk Falkenburg, Brigitte Gerhard, Myriam Hartung, Gerald Hübner, Jürgen Köchy, Kristian Krohs, Ulrich Potthast, Thomas Schäfer, Otto Schiemann, Gregor Schlette, Magnus Schulz, Reinhard Vogelsang

Naturfilosofi - från antiken till nutid

Vad är natur eller vad kan det vara? Dessa och andra frågor är grundläggande för att tänka och handla i naturen. Text- och studieboken erbjuder en historisk-systematisk och samtidigt praktiknära introduktion till naturfilosofi med dess viktigaste termer, flöden och diskurser.

Den tar pluralkaraktären av naturuppfattningen in i det filosofiska perspektivet och lämpar sig också utmärkt för självstudier.


Översikt: konsumentutbildning (VB)

Du kan hitta idéer och förslag för implementering i klassrummet i cLEVER-portalen (LEitperspektiv VERkonsumentutbildning) (www.leitperspektiven-verbrauchbildung.de): Den stöder lärare i att implementera det vägledande perspektivet "konsumentutbildning" i alla typer av skolor, ämnen och årskurser. Portalen finansieras av Baden-Württembergs ministerium för landsbygdsområden och konsumentskydd.

Sociala media

Kontakt

Institutet för utbildningsanalys
Baden-Wuerttemberg (IBBW)

─ Statens utbildningsserver ─
Heilbronner Strasse 172
D-70191 Stuttgart

Juridisk information får inte ges av statens utbildningsserver. Om du har några juridiska frågor, vänligen kontakta ministeriet för kultur, ungdom och idrott, Baden-Württemberg eller det regionala rådet eller den statliga utbildningsmyndigheten som ansvarar för dig.

Om du har frågor om tillgänglighet, enskilda ämnen, typer av skolor eller specialistportaler, vänligen kontakta relevant specialistredaktion.


Till den moderna teorin om omättade och aromatiska föreningar †

En äldre framställning till vilken än idag kan hänvisas - särskilt med hänsyn till några frågor som inte kan behandlas här - se E. Hückel, Z. Elektrochem. tillämpad fysik. Chem. 43, 752, 788 (1937).

Abstrakt

Heuristiska synpunkter för den teoretiska behandlingen.

Allmän information om kvantteoretisk behandling.

Den första metoden (HLS-metod HLSP eller VB-metod).

Den ursprungliga processen för molekylära orbitaler (MO).

nπ bindningsordningar ”︁ och” ordningar av fria π-valenser ”︁.

Förbättringsmöjligheter för MO-metoden och dess gränser.

Metoden för det "självkonsistenta fältet" ︁ för π-elektronerna (π-SCFMO-metoden).

Tillämpning av den självkonsistenta fältmetoden på alla valenselektroner (SCFMO-metoden). Molekylär symmetriska, molekylära egen och molekylära ekvivalenta funktioner.


Molekylär omloppsteori


de Molekylär omloppsteori (MO-teorin förkortat) är en av två kompletterande möjligheter att beskriva strukturen av atombindningar, den andra möjligheten är VB-teorin. Vid MO-förfarande atomomloppen för de inblandade atomerna är "blandade". Därmed delas de upp i bindande och antibindande molekylära orbitaler.

VB-metoden är baserad på lokaliserade bindningar (se valensstrukturteori). Det är en förlängning av det förfarande med vilket Walter Heitler och Fritz London först använde H2-Molekyl kunde ungefär beräkna och grundade därmed kvantkemin. Lite senare utvecklade Friedrich Hund och Robert S. Mulliken MO-metoden, som idag används för de flesta kvantkemiska beräkningar.

Ytterligare rekommenderad specialistkunskap

Guide till grundläggande laboratoriekunskaper

Säkert vägningsintervall för att säkerställa korrekta resultat

8 steg till en ren skala - och 5 lösningar för att hålla den ren