Как использовать правило хюккеля

Главная Категории Ароматичность: критерии ароматичности, правило ароматичности Хюккеля, примеры бензоидных и небензоидных ароматических соединений. Циклические сопряженные системы представляют большой интерес как группа соединений с повышенной термодинамической устойчивостью по сравнению с сопряженными открытыми системами. Эти соединения обладают и другими особыми свойствами, совокупность которых объединяют общим понятием ароматичность. К ним относятся способность таких формально ненасыщенных соединений вступать в реакции замещения, а не присоединения, устойчивость к действию окислителей и температуры.

Ароматические углеводороды

Голосов: 2 Методический материал содержит программу курса лекций и задачи для практического курса по дисциплине "Квантовая механика молекул" для студентов 4 курса специальности "Химическая физика" НГУ.

Основной целью освоения дисциплины является получение практических навыков описания строения молекулярных систем на языке квантовой механики с использованием симметрии задачи. Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.

Изображения картинки, формулы, графики отсутствуют. Организационно-методический раздел. Лектор — ст. Специальность — Химическая физика; раздел стандарта - естественно-научная дисциплина; относится к федеральной компоненте. Цели и задачи курса. Для достижения поставленной цели выделяются следующие задачи курса: 1. Развитие навыков построения математической формализации взятой из реальной жизни задачи. Развитие практических методов решения математической задачи, часто слишком громоздкой для лобового решения.

Построение наглядной картины, иллюстрирующей процесс решения задачи. Требования к уровню освоения содержания курса дисциплины. Формы контроля Итоговый контроль. Для контроля усвоения дисциплины учебным планом предусмотрен зачетный доклад по применениям изучаемых методов в области специализации студента и письменный экзамен по теоретическому и практическому материалу курса.

Текущий контроль. В течение семестра каждый из студентов работает у доски на семинарах и решает задачи из комплектов для самостоятельной работы. В середине семестра проводится контрольная в формате экзамена, позволяющая студенту оценить свой уровень и познакомиться с правилами проведения экзамена.

Содержание дисциплины. Курс квантовой механики молекул занимает особое место в цикле физикохимических дисциплин. Приступающие к освоению курса студенты-физики уже имеют за плечами годовые общие курсы квантовой механики и методов математической физики с элементами теории групп, семестровые курсы атомной физики, спектроскопии магнитного резонанса и органической химии, в магистратуре же им предстоит освоить курсы теории элементарных химических реакций и квантовой химии.

Таким образом, студенты к началу курса имеют за плечами значительную теоретическую подготовку, а на старших курсах им предложат дисциплины, охватывающие самые современные приложения квантовой механики в задачах химической физики. Однако при этом оказывается, что при такой солидной базе студенты часто оказываются неспособными решать практические задачи — слишком велик получается разрыв между чистыми и точно решаемыми задачами общего курса квантовой механики и абстрактной теории групп и современными методами вычислительной квантовой химии, с одной стороны, и требующими большого количества неочевидных приближений, часто очень громоздких при лобовом решении реальными задачами.

Нередко студенты оказываются в тупике, столкнувшись с физической, не говоря о химической постановке задачи. Данный курс и призван заполнить указанный пробел и дать студентам навыки решения практически важных задач.

Курс построен в формате расширенных интерактивных семинаров с основным акцентом на решение задач. Главное внимание уделяется трем сторонам проблемы: построению математической формализации взятой из реальной жизни задачи, развитию методов решения математической задачи, построению по возможности наглядной картины, иллюстрирующей процесс решения задачи.

Подробно рассматриваются стандартные приближения, на которые приходится идти для практического решения задач, обсуждаются делаемые при этом допущения, их происхождение и обоснование, связанные с ними ограничения и подводные камни. Студенты осваивают оптимизированные для практического применения процедуры сложения моментов в различных вариантах, графического решения детерминантов Хюккеля высокой размерности, приложений теории групп для классификации состояний и снижения размерности задачи.

Постоянно акцентируется необходимость научиться видеть симметрию задачи и бережно относиться к ней, формировать для себя наглядные образы, помогающие упростить задачу до начала вычислений, а иногда и сразу выписать ответ. Через весь курс проходит идея об иерархии имеющихся в системе взаимодействий и последовательной симметризации базиса задачи, постоянно подмечаются и подчеркиваются глубокие аналогии между решением задач об электронном строении и классификации состояний таких разных систем, как изолированный атом, двухатомная молекула, многоатомная молекула, ион в кристаллическом поле.

Бажиным и проф. Тематический план курса распределение часов. Количество часов Наименование разделов и тем Лек- Семинар Лаборат. Самостоятель- Всего ции ы работы ная работа часов 1. Геометрические 2 ак. Электронное строение 2 ак.

Классификация термов. Построение электронных 2 ак. Поведение волновой 2 ак. Правила Вигнера-Витмера для двухатомных гетероядерных молекул. Перестановочная 2 ак. Правила Вигнера-Витмера для двухатомных гомоядерных молекул.

Описание образования 2 ак. Метод молекулярных орбиталей. Применение метода МО 2 ак. ЛКАО для описания строения двухатомных молекул. ЛКАО для описания строения простых многоатомных молекул. Метод Хюккеля для 2 ак. Графический подход. Системы специального вида. Реакционная способность 2 ак. Метод возмущенных орбиталей.

Промежуточная контрольная 2 ак. Использование аппарата 2 ак. Точные группы симметрии и точечные группы молекул. Генеалогия и структура 2 ак.

Группы симметрии реальных систем. Таблица характеров неприводимых представлений группы. Построение 2 ак. Приведение базиса по симметрии и снижение размерности задачи. Правила отбора и таблица разрешенных переходов. Теория кристаллического 2 ак. Точечные группы высшей симметрии. Редукция групп. Зачетная мини-конференция 4 ак. Письменный экзамен 2 ак. Содержание отдельных разделов и тем.

Геометрические свойства и их наглядное представление. Одноэлектронный атом как простейшая аналитически решаемая система. Базис сферических гармоник l, m - носитель сферической симметрии изолированного атома. Орбитальное вырождение для кулоновского потенциала и аналитическое решение для полных волновых функций n, l , m. Визуализация волновых функций. Контурные диаграммы орбиталей, радиальные и угловые i ij узловые поверхности, условные знаки орбиталей. Многоэлектронный атом.

Сохранение сферической симметрии и снятие орбитального вырождения из-за отклонения эффективного потенциала от кулоновского. Простейший пример квантовохимического расчета — сродство к электрону атома водорода. Анализ полученных результатов. Функции Слейтера, их отличия от точных и связанные с этим ограничения. Эффективные заряд ядра и квантовое число для электрона. Потеря сферической симметрии для атома, участвующего в образовании химической связи.

Потеря классификации состояний по орбитальному моменту. Базис гибридных орбиталей. Аналогия между p-функциями и компонентами полярного вектора, геометрическое построение spn гибридных орбиталей. Электронное строение изолированного многоэлектронного атома.

Электронная конфигурация атома. Порядок заполнения оболочек. Несимметричность последовательности добавления и отрыва электронов в многоэлектронном атоме на примере ионизации d-элементов с отрывом s электрона. Необходимость обращения к экспериментальным данным для точного построения электронной конфигурации атома.

Потенциал ионизации, сродство к электрону и электроотрицательность атома, их систематическое изменение при движении по периоду и по группе таблицы Менделеева. Характерные особенности при переходе на новые подоболочки. Устойчивость заполненных и наполовину заполненных оболочек. Иерархия взаимодействий в многоэлектронном атоме: кулоновское взаимодействие электронов с ядром, межэлектронное отталкивание, спин-орбитальное взаимодействие.

Порядок наложения возмущений, предельные случаи LS и jj связи. Процедура сложения моментов. Сохранение полного момента изолированного атома. Атом в приближении LS связи. Приближение свободного спина, независимое сложение орбитальных моментов и спинов отдельных электронов в полные орбитальный момент L и спин S атома.

Группы тождественных электронов, следствия принципа Паули.

Голосов: 2 Методический материал содержит программу курса лекций и задачи для практического курса по дисциплине "Квантовая механика молекул" для студентов 4 курса специальности "Химическая физика" НГУ. Основной целью освоения дисциплины является получение практических навыков описания строения молекулярных систем на языке квантовой механики с использованием симметрии задачи.

Квантовая механика молекул. Программа курса и задачи

Ароматичность не имеет непосредственного отношения к запаху органических соединений, и является понятием, характеризующим совокупность структурных и энергетических свойств некоторых циклических молекул, содержащих систему сопряженных двойных связей. К ароматическим соединениям относят обширную группу молекул и ионов разнообразного строения, которые соответствуют критериям ароматичности. Фарадеем в году. В году Э. Мичерлих впервые синтезировал бензол в лаборатории путем сплавления натриевой соли бензойной кислоты с гидроксидом натрия. В году Ф. Кекуле предложил первую структурную формулу бензола как гексагонального 1,3,5-циклогексатриена. Хюккель разработал квантово-механический подход для объяснения ароматичности.

Концепция ароматичности Хюккеля

Термин введен Ф. Кекуле для описания свойств соединений, структурно близких к бензолу - родоначальнику класса ароматических соединении. К числу наиболее важных признаков ароматичности принадлежит склонность ароматических соединений к замещению, сохраняющему систему сопряженных связей в цикле, а не к присоединению, разрушающему эту систему. Кроме бензола и его производных, такие реакции характерны для полициклических ароматических углеводородов напр. Известно, однако, немало соединений азулен, фульвен и др. Реакционная способность не может служить точной характеристикой ароматичности еще и потому, что она отражает свойства не только основного состояния данного соединения, но и переходного состояния активировованного комплекса реакции, в которую это соединение вступает. Поэтому более строгие критерии ароматичности связаны с анализом физических свойств основных электронных состояний циклических сопряженных структур. Главная трудность состоит в том, что ароматичности не является экспериментально определяемой характеристикой. Поэтому не существует однозначного критерия для установления степени ароматичности, то есть степени подобия свойствам бензола. Ниже рассмотрены наиболее важные признаки ароматичности.

Справочник химика 21

Реакции боковых цепей аренов. Реакции присоединения к ароматическому кольцу. Правило Хюккеля Тип ароматических систем не ограничивается соединениями, в молекулах которых содержится бензольное кольцо. Отличительной особенностью антиароматических соединений является их относительная неустойчивость. Доказано, что его молекула имеет строение прямоугольника, то есть двойные связи стремятся к минимальной степени сопряжения. Эти факты являются следствием того, что на несвязывающей МО антихюккелевских соединений имеется 2 электрона. Небензоидные ароматические соединения Существуют системы с циклом, отличным от шестичленника, но удовлетворяющие Правилу Хюккеля и имеющие ароматические свойства. Эти частицы, как и бензол, имеют плоское строение и выровненные длины связей.

Полезное видео:

Правило Хюккеля

Ароматические углеводороды 1. Номенклатура производных бензола Производные бензола можно рассматривать как продукты замещения атомов водорода алкильными радикалами или другими группами. Монозамещенные бензолы не могут иметь изомеров, потому что все углеродные атомы бензола эквивалентны.

Ароматичность и антиароматичность

Контакты Ароматичность Ароматичность — понятие, характеризующее совокупность особых структурных, энергетических и магнитных свойств, а также особенностей реакционной способности циклических структур с системой сопряженных связей. Хотя ароматичность — одна из важнейших и наиболее плодотворных концепций химии не только органической , - не существует общепринятого краткого определения этого понятия. Ароматичность понимается через совокупность особых признаков критериев , присущих ряду циклических сопряженных молекул в той или иной мере. Часть этих критериев имеет экспериментальную, наблюдаемую природу, но другая часть основывается на квантовой теории строения молекул. Ароматичность имеет квантовую природу.

соединений у ароматических углеводородов (прим.1), она используется и в Правило Хюккеля: ароматической является плоская моноциклическая.

ХЮККЕЛЯ ПРАВИЛО

Соединения с положит. Хотя значения ЭРД варьируют в зависимости от приближений квантовохим. Приведенные данные хорошо согласуются со сложившимися представлениями о проявлениях А. Магнитные критерии ароматичности. Поскольку величины кольцевого тока и экзальтации отражают эффективность циклич. К ароматическим относятся соед.

Ароматичность

Метод молекулярных орбиталей Хюккеля[ править править код ] В х годах Хюккелем впервые были применены методы квантовой механики для объяснения необычных свойств ароматических соединений. В то время отсутствовали ЭВМ, способные находить решения уравнения Шредингера для сложных систем. В связи с этим важной задачей являлась разработка упрощенных методов решения подобных задач. Критерии ароматичности[ править править код ] Единого критерия, позволяющего надёжно классифицировать соединение как ароматическое или неароматическое, не существует.

(вопрос). Глава: Правило Хюккеля. ВУЗ: ЛГТУ. Однако наиболее часто используется формула Кекуле (а), при этом подразумевая.

Основные положения концепции и план 2,5 лекций. Алифатические aleiqatos - масло, жир и ароматические aromatos - благовоние соединения Х I Х век. Бензол Фарадей, Строение бензола Кекуле , Изомеры бензола призман , бицикло [2,2,0]гекса-2,5-диен, бензвален , фульвен. Метод молекулярных орбиталей Хюккеля. Молекулярные орбитали бензола ноль узлов, 2 узла, 2 узла — связывающие — они заняты всего 6 электронов; разрыхляющие - 4 узла, 4 узла, 6 узлов. Они не заняты. Круг Фроста для бензола, циклобутадиена и циклооктатетраена.

Правило Хюккеля 4 2 [c. Определите, какие соединения являются ароматическими объясните, почему антрацен и фенантрен менее ароматичны , чем бензол например, легко окисляются СгОз до хинонов. Помимо бензола и подобных ему веществ нафталин, антрацен, фенантрен, гл. В молекуле нафталина , так же как и в молекуле бензола , нет ни двойных, ни простых связей , хотя в формулах I — II условно показаны пять двойных связей , чередующихся с простыми. Ароматичность здесь обусловлена сопряжением 10 я-электронов см.