Page 36 - No23

A KÉMIA ELMÉLETE

Jegyzetek: tók elő. A legtöbb esetben a pályákat
úgy közelítjük, hogy meghatározott szem-
1. Van den Broeknek a Nature-ben meg- pontok alapján felveszünk előre kiválasz-
jelent cikkét Moseley még idézte 1913- tott, fixált alakú függvényeket – ezek az
ban, megemlítve, hogy a különböző ato- ún. bázisfüggvények – és a pályákat ezek
mok jellegzetes röntgensugárzására összegeként írjuk fel, s az összegben sze-
kapott eredményei lényegében replő együtthatók lehető legjobb értékét
kisérletileg igazolták van den Broek fel- keressük meg.
tételezését. Azonban Moseley nem sok- 8 A gyakorlatban ezt az összeget még meg
Pi
sigma1 sigma3 sigma5 kal később fiatalon elesett az első világ- kell szorozni egy ún. normáló tényezővel,
Az etilén néhány hagyományos (kanonoikus) delokalizált molekulapályája háborúban, és Rutherford ezután mindig hogy a molekulapályán lévő elektronnak
az egész térre vett tartózkodási valószínű-
csak elvesztett szeretett munkatársa,
Moseley eredményét emlegette, s van sége éppen 1 legyen.
rendelkeznek: a szabad atom pályáihoz den Broek szerepe feledésbe ment. 9 Még az 1960-as évek végén végeztek
hasonlóan ún. ortogonális rendszert alkot- 2 Pontosabban abszolút értékének négyze- nagyon pontos (az itt tárgyalttól eltérő
nak. Tehát a hullámfüggvények utólagos ana- te. Ez azért érdekes, mert a hullámfügg- matematikai módszereket alkalmazó) szá-
lízise lehetővé teszi, hogy megkapjuk az ato- vény értéke „komplex szám“ is lehet. mításokat a H molekula disszociációs
2
mok „effektív minimális bázisát”, vagyis azo- 3 Ezt az ún. Born–Oppenheimer közelítés energiájára, és meg is kapták a kísérleti
kat az atompályákat, melyek a szabad atomok teszi lehetővé, amelynek keretében elő- eredményt mintegy 1:6000 relatív pontos-
pályáitól ugyan némileg eltérnek, de azokkal ször vizsgáljuk az elektronok mozgását a sággal. Azonban hiába volt a kiváló egye-
közvetlen kapcsolatba hozhatók. fixált magok terében, és csak ezt követő- zés, úgy tűnt, hogy valami baj van: a bár-
Elvi szempontból nagyon fontosnak tűnik, en – a kapott eredményeket felhasználva milyen jó, de mégis közelítő számított
hogy ezt az effektív minimális bázist” akkor – foglalkozunk, ha kell, a magok mozgásá- disszociációs energia volt a nagyobb, és
is megkapjuk, ha a számolásokat a „síkhullám val. nem a kísérleti. Ennek az lett a hatása,
módszerrel” végezzük, vagyis a számítások 4 Az exp jelölés az e=2.71828... szám hat- hogy építettek egy, a korábbinál sokkal
során nem használunk fel semmilyen – az ványait jelöli, 1 Ångstrom (Å) = 10- cm. nagyobb felbontású műszert, és pontosí-
8
egyes atomokhoz köthető és az atommagok 5 Ezt nevezik „elektronkorrelációnak”, ami- tották a kísérletet. Ezt követően a számí-
köré koncentrálódó – segéd-függvényt (bázis- nek figyelembevétele fontos, ha pontos tott és mért értékek közötti eltérés ismét
függvényt). energiaértékekre, stb., vagyunk kíváncsi- kb. ugyanakkora lett, de már „a jó irány-
hogy

az
a
kva
mutatják,
azt

Eredményeink azt mutatják, hogy az a kva-- ak, de nem szükséges ahhoz, hogy többé- ba” mutatott.
litatív kép, amit a vegyész használ, amikor a kevésbé szemléletes képet alkossunk az 10 A pályáknak „az adott téren belül” való
molekulák elektronszerkezetét elképzeli, atomok és molekulák elektronszerkezeté- kiválasztásában meglévő szabadságot
tökéletesen igazolható a modern számítás- ről. régóta használják olyan céllal, hogy a szá-
technikával kapott bonyolult számítási ered- 6 Az átmeneti fémeknél – a szkandiumtól a mítási eredményeket közelebb hozzák a
mények alapján is – éppen csak azt ki kell rézig – többnyire a 4s pálya töltődik be vegyületek szokásos „szerkezeti képleté-
tudni hámozni belőlük. előbb, és fokozatosan több elektron kerül hez”. A számításban ugyanis általában
Utólagosan azt mondhatnánk: ennek így is a 3d pályákra. Hasonló a helyzet a maga- olyan pályákat kapunk, amelyek a moleku-
kell lennie, mert különben a periódusos rend-- sabb rendszámú átmeneti fémeknél, míg la egészének leírására alkalmasak, s így
a
mert
különben
periódusos

lennie,
rend
szer nem lenne alkalmas az elemek kémiai az ún. ritkaföldfémeknél és aktinidáknál többnyire a molekula egészére kiterjed-
tulajdonságainak rendszerezésére… (ezek a periódusos rendszer külön sorai- nek; ha lokális tulajdonságokat (pl. egy
ban szerepelnek) már f-típusú pályák foko- atom-pár közötti kémiai kötést) akarunk
zatos betöltődésére kerül sor. vizsgálni, akkor a különböző „lokalizált
7 A Hartree-Fock módszer egyenletei nem pályák” – melyek ugyanazt a sokelektro-
oldhatók meg egzaktul (tökéletes pontos- nos hullámfüggvényt adják – sokkal alkal-
sággal) , de igen jó közelítő módszerek masabbak lehetnek.
állnak rendelkezésre. Ezek függnek a 11 Ezeket a számokat úgy kapjuk meg, hogy
vizsgált rendszertől, a megkívánt pontos- ha a szabad atomban legalább egy
ságtól és persze a rendelkezésre álló szá- p-tipusú pálya be van töltve, akkor a
Az írás megjelent a magazin 7. számában 2011-ben mítási kapacitástól. A mai számítógépek- molekulában mind a három azonos
C-2s C-Pi C-p kel – nem túl nagy rendszerekre – már főkvantumszámú p-pályát figyelembe kell
Az etilén egyik szénatomjának négy „effektív“ atomi vegyértékpályája y Mayer István gyakorlatilag pontos megoldások állítha- venni.
1943-2020
KÉMIAI PANORÁMA 23. SZÁM, 2020. 36