МО ЛКАО

МО ЛКАО (молекулярная орбиталь — линейная комбинация атомных орбиталей) — простейший метод определения волновых функций молекулярных орбиталей. Рассматривает волновые функции молекулярных орбиталей как линейные комбинации волновых функций атомных орбиталей. Для точного определения волновой функции молекулярной орбитали необходимо решить сложную даже для простейших молекул задачу о движении одного электрона в самосогласованном поле, создаваемым атомными ядрами и остальными электронами всех атомов, входящих в молекулу. Поэтому в методе МО ЛКАО используются упрощающие исходную задачу предположения.

Предположения

Для волновых функций молекулярных орбит <math>\psi_{\mu}</math> и их энергий <math>\epsilon_{\mu}</math> справедливо уравнение Шредингера

<math>f\psi_{\mu}=\epsilon_{\mu}\psi_{\mu} </math>(1)

Рассматриваются только валентные электроны. Атомы считаются изолированными. Влияние всех остальных электронов учитывается в величине эффективного заряда при определении волновых функций атомных орбиталей. В эффективном одноэлектронном операторе Гамильтона <math>f = -\frac{{\hbar}^{2}}{2m_{e}}{\nabla}^{2}+U(q)</math> эффективный потенциал <math>U(q)</math> молекулы равен сумме потенциалов атомов. Потенциалы атомов экспоненциально убывают с ростом расстояния от ядер атомов и не зависят от других атомов в молекуле. Потенциал атома складывается из экранированного внутренними электронами потенциала ядра и эффективного потенциала отталкивания между электронами. Полная энергия равна сумме энергий валентных электронов атомов. Волновые функции молекулярных орбит при решении уравнения Шредингера представляют в базисе волновых функций атомных орбит. Для нахождения собственных векторов <math>\psi_{\mu}</math> и собственных значений <math>\epsilon_{\mu}</math> уравнения Шредингера <math>(1)</math> необходимо диагонализировать матрицу оператора <math>f</math> в базисе векторов волновых функций атомных орбиталей <math>|\chi\rangle</math> путём решения следующего уравнения:

<math>\sum_{q}(F_{pq}-\epsilon_{\mu}S_{pq})c_{p\mu}=0 </math>,(2)

где: <math>F_{pq}=\langle\chi_{p}|f|\chi_{q}\rangle</math>, <math>S_{pq}=\langle\chi_{p}|\chi_{q}\rangle</math>.

Величины <math>S_{pq}</math> и <math>F_{pq}</math> вычисляются исходя из волновых функций атомных орбиталей

<math>S_{pq}=\int\overline\chi_{p}\chi_{q}dq</math>,

<math>F_{pq}=\int\overline\chi_{p}f\chi_{q}dq</math>.

Для <math>F_{pq}</math> можно ввести параметры, подбираемые из опыта:

<math>\alpha_{p}=F_{pp}</math> и <math>\beta_{pq}=F_{pq}</math>.

Из решения уравнения <math>(2)</math> энергии молекулярных орбит <math>\epsilon_{\mu}</math> и <math>c_{p\mu}</math> получаются как функции параметров <math>\alpha_{p}</math> и <math>\beta_{pq}</math>.

Собственные значения <math>\epsilon_{\mu}</math> находят из уравнения

<math>|F-\epsilon_{mu}S|=0</math>.

Представление волновых функций молекулярных орбиталей <math>\psi_{\mu}</math> в базисе волновых функций атомных орбиталей <math>\chi_{p}</math> имеет вид:

<math>\psi_{\mu}=\sum_{p}c_{p\mu}\chi_{p}</math>.

Литература

• Базилевский М. В. Метод молекулярных орбит и реакционная способность органических молекул. М.: Химия, 1969. 304 с.

Отрывок, характеризующий МО ЛКАО

Ростов пристально еще раз посмотрел в глаза Борису и вздохнул. Берг вернулся, и за бутылкой вина разговор между тремя офицерами оживился. Гвардейцы рассказывали Ростову о своем походе, о том, как их чествовали в России, Польше и за границей. Рассказывали о словах и поступках их командира, великого князя, анекдоты о его доброте и вспыльчивости. Берг, как и обыкновенно, молчал, когда дело касалось не лично его, но по случаю анекдотов о вспыльчивости великого князя с наслаждением рассказал, как в Галиции ему удалось говорить с великим князем, когда он объезжал полки и гневался за неправильность движения. С приятной улыбкой на лице он рассказал, как великий князь, очень разгневанный, подъехав к нему, закричал: «Арнауты!» (Арнауты – была любимая поговорка цесаревича, когда он был в гневе) и потребовал ротного командира.
– Поверите ли, граф, я ничего не испугался, потому что я знал, что я прав. Я, знаете, граф, не хвалясь, могу сказать, что я приказы по полку наизусть знаю и устав тоже знаю, как Отче наш на небесех . Поэтому, граф, у меня по роте упущений не бывает. Вот моя совесть и спокойна. Я явился. (Берг привстал и представил в лицах, как он с рукой к козырьку явился. Действительно, трудно было изобразить в лице более почтительности и самодовольства.) Уж он меня пушил, как это говорится, пушил, пушил; пушил не на живот, а на смерть, как говорится; и «Арнауты», и черти, и в Сибирь, – говорил Берг, проницательно улыбаясь. – Я знаю, что я прав, и потому молчу: не так ли, граф? «Что, ты немой, что ли?» он закричал. Я всё молчу. Что ж вы думаете, граф? На другой день и в приказе не было: вот что значит не потеряться. Так то, граф, – говорил Берг, закуривая трубку и пуская колечки.
– Да, это славно, – улыбаясь, сказал Ростов.
Но Борис, заметив, что Ростов сбирался посмеяться над Бергом, искусно отклонил разговор. Он попросил Ростова рассказать о том, как и где он получил рану. Ростову это было приятно, и он начал рассказывать, во время рассказа всё более и более одушевляясь. Он рассказал им свое Шенграбенское дело совершенно так, как обыкновенно рассказывают про сражения участвовавшие в них, то есть так, как им хотелось бы, чтобы оно было, так, как они слыхали от других рассказчиков, так, как красивее было рассказывать, но совершенно не так, как оно было. Ростов был правдивый молодой человек, он ни за что умышленно не сказал бы неправды. Он начал рассказывать с намерением рассказать всё, как оно точно было, но незаметно, невольно и неизбежно для себя перешел в неправду. Ежели бы он рассказал правду этим слушателям, которые, как и он сам, слышали уже множество раз рассказы об атаках и составили себе определенное понятие о том, что такое была атака, и ожидали точно такого же рассказа, – или бы они не поверили ему, или, что еще хуже, подумали бы, что Ростов был сам виноват в том, что с ним не случилось того, что случается обыкновенно с рассказчиками кавалерийских атак. Не мог он им рассказать так просто, что поехали все рысью, он упал с лошади, свихнул руку и изо всех сил побежал в лес от француза. Кроме того, для того чтобы рассказать всё, как было, надо было сделать усилие над собой, чтобы рассказать только то, что было. Рассказать правду очень трудно; и молодые люди редко на это способны. Они ждали рассказа о том, как горел он весь в огне, сам себя не помня, как буря, налетал на каре; как врубался в него, рубил направо и налево; как сабля отведала мяса, и как он падал в изнеможении, и тому подобное. И он рассказал им всё это.