Mô tả liên kết cộng hóa trị dưới góc độ các điện tích tổng quát. Độ dài liên kết

Theoretical Chemistry Accounts - Tập 140 - Trang 1-12 - 2021
Anatoly M. Dolgonosov1
1Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Tóm tắt

Một cách tiếp cận lý thuyết được sử dụng trong công trình này — lý thuyết về các điện tích tổng quát — là một xấp xỉ tiệm cận của cơ học lượng tử cho các lực giữa các nguyên tử. Ở một mức độ nào đó, nó tương tự như mô hình Thomas–Fermi của khí electron không đồng nhất. Hệ quả nổi tiếng của định lý Teller về tính không khả thi khi áp dụng mô hình Thomas–Fermi cho các lực giữa các nguyên tử đã được vượt qua bằng cách thay thế trường điện với trường của các điện tích tổng quát. Để làm rõ nguồn gốc của các điện tích tổng quát, khái niệm hàm liên kết cộng hóa trị được giới thiệu thông qua tích chồng của các hàm sóng điện tử của các nguyên tử tương tác. Cách tiếp cận được đề xuất rất thuận tiện để giải thích hai loại tương tác giữa các nguyên tử (cộng hóa trị và van der Waals) và để suy ra các biểu thức cho năng lượng của chúng. Nó đã chỉ ra rằng hàm liên kết cộng hóa trị tham gia vào sự cân bằng điện tử và liên quan đến các điện tích tổng quát và vectơ sóng của các electron. Các mối quan hệ phân tích mới, các hạn chế và quy luật cho độ dài và tiềm năng của một liên kết cộng hóa trị đồng cực đã được suy ra. Cụ thể, các biểu thức cho bán kính cộng hóa trị và khoảng cách liên kết của các phân tử đồng nhân đã được thu thập trong trạng thái cơ bản. Lý thuyết về các điện tích tổng quát cũng có triển vọng tuyệt vời trong việc mô tả năng lượng liên kết, điều này sẽ được chỉ ra một cách độc lập.

Từ khóa

#điện tích tổng quát #liên kết cộng hóa trị #mô hình Thomas-Fermi #tương tác giữa các nguyên tử #hàm sóng điện tử

Tài liệu tham khảo

Bader RFW (1990) Atoms in molecules: a quantum theory. Oxford University Press, Oxford Koch W, Holthausen MC (2001) A chemist’s guide to density functional theory. Wiley-VCH Verlag GmbH Fernández Rico J, López R, Ema I, Ramírez G (2007) Chemical forces in terms of the electron density. Theor Chem Acc 118:709 Ruette F, Sánchez M, Añez R, Bermúdez A, Sierraalta A (2005) Diatomic molecule data for parametric methods. I J Mol Struct (Theochem) 729:19 Cordero B, Gomez V, Platero-Prats AE, Reves M, Echeverrıa J, Cremades E, Barragan F, Alvarez S (2008) Covalent radii revisited. Dalton Trans 21:2832 Young DC (2001) Computational chemistry. Wiley Kozlov MG (2004) Precision calculations of atoms with few valence electrons. Int J Quantum Chem 100:336 Leininger T, Stoll H, Werner H-J, Savin A (1997) Combining long-range configuration interaction with short-range density functionals. Chem Phys Let 275:151 Pucci R, March NH (1983) Equilibrium bond lengths related to nuclear charge and atomic energies for homonuclear diatoms. J Chem Phys 78:2466 Camparo J (2004) Spatial partitioning of the molecular wave function: reexamination of the bond-charge model of covalent binding. Int J Quantum Chem 100:41 Lundqvist S, March NH (eds) (1983) Theory of the inhomogeneous electron gas. Plenum Press, New York, London Landau LD, Lifshitz EM (1977) Quantum mechanics: non-relativistic theory, vol. 3, 3rd edn. Pergamon Press Dolgonosov AM (2000) A model of stationary inhomogeneous electron gas. Russ J Inorg Chem 45:897 Dolgonosov AM (2000) Determination of the size and energy of atoms within the framework of a multicomponent electron gas model. Rus J Phys Chem 74(S2):S324 Dolgonosov AM (2008) Atomic number dependences of atomic radii and ionization potentials according to “multicomponent electron gas” theory. Rus J Phys Chem A 82:2079 Dolgonosov AM (2009) Model’ elektronnogo gaza i teoriya obobschennykh zaryadov dlya opisaniya mezhatomnykh vzaimodeistviy i adsorbtsii (electron gas model and theory of generalized charges for description of interatomic interactions). Librokom (URSS), Moscow (In Russ.) Dolgonosov AM (2001) A theory of generalized charges for describing interatomic interactions. Russ J Phys Chem A 75:1659 Teller E (1962) On the stability of molecules in the Thomas–Fermi theory. Rev Mod Phys 34:627 Dolgonosov AM (2012) Nespetsificheskaya selektivnost’ v probleme modelirovaniya vysokoeffektivnoy khromatografii (Nonspecific selectivity in the problem of modeling of high-performance chromatography). Krasand (URSS), Moscow (In Russ.) Dolgonosov AM (2002) Description of adsorption in the Henry region in terms of generalized charge. Russ J Phys Chem A 76:993 Dolgonosov AM (2015) Effect of electronic degeneracy on interatomic interaction parameters. Russ J Inorg Chem 60:194 Dolgonosov AM (2015) A nonlinear relation between adsorption enthalpy and a chromatographic retention index. Protect Metals Phys Chem Surfaces 51:951 Dolgonosov AM (2016) The surface tension coefficients and critical temperatures of uniform nonpolar liquids from a priori calculations within the framework of the theory of generalized charges. Russ Chem Bull 65:952 Dolgonosov AM (2020) Hypothesis for coordination number of critical fluid molecules expressed in model potential and critical temperature for simple substances. Theor Chem Acc 139:90 Dolgonosov AM (2021) Critical fluid density obtained from the theory of generalized charges in accordance with the hypothesis on the first coordination number. Struct Chem 32:329 Dolgonosov AM (2017) The universal relationship between the energy and length of a covalent bond derived from the theory of generalized charges. Russ J Inorg Chem 62:344 Dolgonosov AM (2019) Description of the donor-acceptor bond in terms of the theory of generalized charges. Russ J Inorg Chem 64:488 Mott NF (1936) Thermal properties of degenerate Fermi gas. Proc Camb Philos Soc 32:281 Berlin TJ (1951) Binding regions in diatomic molecules. J Chem Phys 19:208 Silberbach H (1991) The electron density and chemical bonding: a reinvestigation of Berlin’s theorem. J Chem Phys 94:2977 Pyykkö P, Atsumi M (2009) Molecular single-bond covalent radii for elements 1–118. Chem: A Eur J 15:186 Krasnov KS (1979) Molekulyarnye postoyannye neorganicheskih soedineniy. Spravochnik (Molecular constants of inorganic compounds, handbook). Khimiya, Leningrad (In Russ.) Huber K.P., Herzberg G. (1979) Molecular spectra and molecular structure. IV. Constants of diatomic molecules. Van Nostrand, Reinhold Company, New York