7 struktur molekul
DESCRIPTION
struktur molekulTRANSCRIPT
-
Struktur Molekul: Lebih Detil
I Wayan Sudiarta, Ph.D
-
Reaksi kimia
-
Apa yang diingikan?
Dari mempelajari Fisika Kuantum, kita inginmengerti tentang interaksi atom-atom yang mengerti tentang interaksi atom-atom yang
membentuk molekul dan memahami tentang
chemical reactivity.
-
Bond (Ikatan)
Elektron sebagai lem pengikat atom-atom menjadi struktur molekul yang terdiri darimenjadi struktur molekul yang terdiri dari
panjang dan sudut ikatan.
Bagaimana elektron mengikat atom-atom pada molekul dapat dijelaskan menggunakan
fisika kuantum.fisika kuantum.
-
Sebuah Tantangan!
Molekul terdiri dari inti atom dan banyakelektron. elektron.
Persamaan kuantum untuk molekul sangatsulit diselesaikan.
Perlu aproksimasi dan pendekatan, sertapemahaman barupemahaman baru
Ini memberikan pemahaman tentang proseskimia, dll
-
Good Approximation
Untungnya, Kimia kuantum modern telahmemberikan banyak pendekatan-pendekatanmemberikan banyak pendekatan-pendekatansolusi yang baik untuk persamaan Schrodinger.
Di samping itu pula memberikan konsepkualitatif untuk merepresentasikan danmemahami ikatan kimia, struktur kimia danchemical reactivity. chemical reactivity.
Terutama molecular orbitals (MOs), the one-electron wave functions
-
Dua metode
Dua cara menkonstruksi pendekatan fungsi gelombang dariAO yaitu:
1. the linear combination of atomic orbitals (LCAO) method1. the linear combination of atomic orbitals (LCAO) method
2. the valence bond (VB) method.
Metode LCAO menghasilkan MOs yang de-localized padamolekul dan membangun konfigurasi elektronik denganmenggunakan prinsip aufbau seperti pada atom.
Metode VB mendeskripsikan pasangan elektron yang terlokalisasi antara sepasang atom dan menjadi dasar dariteori the valence shell electron-pair repulsion (VSEPR)
-
Konsep dasar
Kita perlu memahami bagaimana fungsigelombang yang pada awalnya terlokalisasigelombang yang pada awalnya terlokalisasi
pada atom yang berbeda mulai berinteraksi
satu dengan yang lain dan membentuk fungsi
gelombang baru yang merepresentasikan
ikatan pada molekul.ikatan pada molekul.
-
Pendekatan Born-Oppenheimer
Pendekatan BornOppenheimer pada tahun 1927 Pendekatan ini menjadi dasar mekanika kuantum Pendekatan ini menjadi dasar mekanika kuantum
molekuler jadi kita perlu memahaminya.
asar dari pendekatan BornOppenheimer sederhana: karena inti atom jauh lebih bermassa
daripada elektron, inti atom dianggap tetap/diam
dalam waktu periode gerakan elektron.
daripada elektron, inti atom dianggap tetap/diam
dalam waktu periode gerakan elektron.
-
Kerapatan Probabilitas
Fungsi gelombang merupakan pusat dariikatan kimia karena kuadrat fungsiikatan kimia karena kuadrat fungsi
memberikan kerapatan probabilitas
menemukan elektron pada suatu lokasi sekitar
inti atom.
Distribusi probabilitas inilah yang mengikat Distribusi probabilitas inilah yang mengikatinti-inti atom.
-
Contoh: H2+
-
Konsep Penting
Pendekatan metode MO :
1. In representing molecular structures, we consider 1. In representing molecular structures, we consider the nuclei to be fixed in specific positions while the electrons move rapidly around them (the BornOppenheimer approximation).
2. A molecular orbital is a one-electron wave function whose square describes the distribution of electron density around the nuclei.
3. Bonding orbitals describe arrangements with 3. Bonding orbitals describe arrangements with increased electron density in the region between the nuclei and decreased potential energy relative to that of theseparated atoms.
-
Konsep Penting
4. Each bonding MO is related to an antibonding MO in which the amplitude is zero at some point corresponding to a node on the internuclear axis between the nuclei and the potential energy is internuclear axis between the nuclei and the potential energy is increased relative to that of the separated atoms.
5. Bonding and antibonding MOs of type s are those for which the electron has no component of angular momentum along the internuclear axis. A s orbital is cylindrically symmetric about the internuclear axis.
6. Bonding and antibonding MOs of type p are those for which the electron has one unit of angular momentum along the internuclearaxis. The internuclear axis lies in the nodal plane of a bonding p axis. The internuclear axis lies in the nodal plane of a bonding p orbital. Consequently, the amplitude is concentrated off the axis and the orbital is not cylindrically symmetric.
-
Elektron banyak
Sebelum kita lanjutkan, mari kita tinjau atom dengan elektron banyak.dengan elektron banyak.
Untuk beberapa atom yang sederhana seperti H, He, dan Na, pada saat ini persamaan Schrodinger dapat diselesaikan secara numerik dengan akurat.
Tetapi untuk atom dengan elektron yang lebihbanyak lagi, kita mengalami kesulitan.
Selain itu, perlu adanya cara interpretasi solusiSelain itu, perlu adanya cara interpretasi solusipersamaan Schrodinger.
Pendekatan persamaan Schrodinger denganelektron banyak perlu dikembangkan.
-
SCF (Self-Consitent Field)
Hartree mengembangkan pendekatan the self-consistent field (SCF) orbital approximation consistent field (SCF) orbital approximation method yang sangat berguna untuk bidangkimia
Metode Hartree menghasilkan sekumpulanapproksimasi one-electron orbitals dan tingkatanenergi seperti atom hidrogen sebelumnya. energi seperti atom hidrogen sebelumnya.
Struktur elektronik atom Z dapat dibangundengan menempatkan sebanyak Z elektron padaorbital sesuai dengan aturan tertentu.
-
Orbital Hartree
Orbital Hartree sangat mirip dengan orbital atom hidrogen.hidrogen.
Ketergantungan sudut/Angular dependence identik dengan orbital atom hidrogen. Jugabilangan kuantum yang sesuai dengan orbitalnya.
radial dependence orbital berbeda dari atom berelektron satu karena medan efektif yang berelektron satu karena medan efektif yang dirasan oleh elektron berbeda.
Seperti atom hidrogen, ada 4 bilangan kuantum, n,l,m,ms
-
Contoh Argon (Ar)
Keadaan dasar atom argon yang memiliki 18 electron di dalam orbital 1s, 2s, 2p, 3s, and 3pelectron di dalam orbital 1s, 2s, 2p, 3s, and 3p
Orbital Hartree untuk Argon lebih kecil dariorbital atom hidrogen karena gaya tarik yang
lebih kuat (Z=18).lebih kuat (Z=18).
-
Aturan Pengisian Orbital
Cara untuk mengisi elektron pada orbital atom: 1. The Pauli exclusion principle states that no 1. The Pauli exclusion principle states that no
two electrons in an atom can have the same set of four quantum numbers (n,l, m, ms).
2. Hunds rules state that when electrons are added to Hartree orbitals of equal energy, a single electron enters each orbital before a single electron enters each orbital before a second one enters any orbital. In addition, the lowest energy configuration is the one with parallel spin.
-
Energi dan radius
-
Zeff
-
LCAO (Linear Combination of Atomic
Orbitals)
Kita bayangkan atom terpisah. Kemudian didekatkan sehingga membentuk Kemudian didekatkan sehingga membentuk
molekul
Orbital molekul (MO) merupakan kombinasilinier orbital atom (AO)
Kita coba pelajari orbital untuk H + Kita coba pelajari orbital untuk H2+
-
MO untuk H2+
-
Eksak, pendekatan
-
Pendekatan LCAO
Hasil LCAO memberikan MO yang secarakualitatif sama dengan MO sebenarnya.kualitatif sama dengan MO sebenarnya.
Hasil ini dapat kemudian diperbaiki denganmetode lain.
-
He2+ dan He2
-
Bond Order
The general features of covalent bonding in the LCAO picture can be summarized as follows. LCAO picture can be summarized as follows.
In bonding MOs, bond formation arises from the sharing of electrons (most often electron pairs with opposite spins). The average electron density is greatest between the nuclei and tends to pull them together. Electrons that are shared
in an antibonding MO tend to force the nuclei in an antibonding MO tend to force the nuclei apart, reducing the bond strength.
This competition is described by the bond order, which is defined as follows:
-
Bond Order
-
Pendekatan LCAO untuk MO
1. Form linear combinations of the minimum basis set of AOs to generate MOs. The total basis set of AOs to generate MOs. The total number of MOs formed in this way must equal the number of AOs used.
2. Arrange the MOs in order from lowest to highest energy.
3. Put in electrons (at most two electrons per 3. Put in electrons (at most two electrons per MO), starting from the orbital of lowest energy. Apply Hunds rules when appropriate.