Квантовохимическое моделирование электронной структуры, химической связи и свойств метастабильных кристаллических и наноразмерных соединений в системе титан-углерод

• Автор: Софронов, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 168 с.

Содержание.
Введение
Глава 1. Квантовохимические методы изучения кристаллических и наноразмерных объектов

1.1. Общие методы квантовой химии

1.2. Функционал локальной спиновой плотности.

1.3. Общая характеристика кластерных и зонных методов расчета

1.4. Кластерный Хаметод дискретного варьирования ДВ.

1.5. Расширенный метод Хюккеля.

1.6. Линейный метод тайпп орбиталей ЛМТО.

Глава 2. Электронное строение, межатомные взаимодействия и химическая стабильность полиморфных модификаций ТС и ПЫ

2.1. Модели и методы расчета.

2.2. Химическая стабильность бинарных фаз в системе ТС и ПЫ.
2.3. Химическая связь в полиморфных модификациях ТС.
2.4. Полиморфные модификации мононитрида титана электронная структура,
стабильность, химическая связь.
Выводы.
Глава 3. Электронная структура, химическая связь и эффекты ориентационного разупорядочения димеров С2 в дикарбидах металлов II IV групп.
3.1. Дикарбиды Са,5г,У. Энергетические зоны и природа межатомных взаимодействий.
3.2. Ориентационное разупорядочение димеров и электронные свойства дикарбида иттрия.
3.3. Энергетическая структура гипотетического дикарбида титана неэмпирические расчеты методами ЛМТО и дискретного варьирования
3.4. Зонные модели электронных свойств полиморфных модификаций ТС2
3.5. Влянис эффектов ориентационного разупорядочения С2 димеров на электронные свойства гипотетического ТС2
Выводы.
Глава 4. Электронная структура, химическая связь и условия стабилизации эндо, экзо и гетерофуллеренов на основе С.
4.1. Электронная структура фуллерена С.
4.2. Стабилизация фуллерена С путем интеркалирования в его объем атомов различных элементов. Эндоэдральные комплексы 2
4.3. Гетерофуллерены на основе С.
4.4. Экзоэдрапьные комплексы М4С М Н, , С1, Вг
Глава 5. Электронные свойства, химическая связь и реакционная способность меткара i8i2.
5.1. Введение
5.2. Электронное строение и химическая связь в меткарс i82
5.3. Электронный энергетический спектр меткаров V82 и
5.4. Реакционная способность меткара i82
Основные результаты и выводы.
Список литературы


Также рассмотрена реакционная способность меткара ТС2 при взаимодействии с тгсвязанными и хлорсодержащими молекулами. Глава 1. Вместе с традиционной задачей синтеза новых соединений современная химия уделяет большое внимание изучению электронного строения соединений и его связи с физикохимическими свойствами. Такое направление развития позволяет интегрировать в единое целое установленные для отдельных классов соединений эмпирические закономерности. Это может быть сделано только с привлечением современных экспериментальных и теоретических методов, которые стали неотъемлемым компонентом химических исследований. Наряду с непосредственным рассмотрением взаимодействий, приводящих к образованию химической связи и решением ряда самостоятельных задач в изучении электронного строения молекул, современная квантовая химия позволяет найти связь между типами взаимодействия в соединениях и определяемыми из эксперимента характеристиками электронного строения молекул. С одной стороны, методы квантовой химии дают возможность перейти от экспериментальных величин и эмпирических закономерностей к описанию взаимодействий на микроскопическом уровне. С другой стороны, сопоставление теоретических и экспериментальных значений характеристик электронного строения позволяет судить о корректности имеющихся представлений об электронном строении соединений и о точности выполняемых квантовохимических расчетов. Отличительной особенностью химических связей, приводящих к образованию устойчивой многоатомной системы, как известно, является существенная перестройка электронных оболочек связывающих атомов. Отсюда следует, что теория химической связи должна адекватно описывать взаимодействия и процессы перестройки электронных оболочек. Особенности химических объектов потребовали от нее создания собственного оригинального математического аппарата, поскольку решение уравнения Шрсдингера, являющегося основой квантовой механики, для подавляющего большинства химических объектов невозможно без введения ряда упрощений и упрощающих предположений. Эти приближения, а также соответствующие результирующие уравнения для волновой функции, определяющей распределение электронной плотности в молекулярных системах, и составляют математический аппарат квантовой химии. Здесь и далее используется атомная система единиц. Ъл и тп заряд и масса ядра п ц, гп, гпп расстояние между электронами и ядром п и электроном , ядрами п и п соответственно. Существует ряд основных приближений, используемых для практических расчетов квантовохимических объектов. Общие методы квантовой химии. ЬГР ЕЧу,
1. БорнаОппенгеймера, основанном на огромной разнице масс электронов и ядер, производится разделение электронных и ядерных координат. Вторым упрощением является одноэлектронное приближение, суть которого состоит в замене влияния на движение какоголибо электрона движений всех остальных электронов системы действием некоторого эффективного поля. Состояние каждого электрона будет являться функцией его координат в потенциальном поле зарядов ядер и эффективном ноле остальных электронов. В связи с этим для каждого электрона можно ввести свою одноэлектронную волновую функцию, определяемую решением уравнения 1. При этом член, содержащий оператор 1гу , заменяется эффективным потенциалом, зависящим только от координат рассматриваемого электрона. Мг,4 ФЛ4
как а и Рй. Ф.1а1 Ф. Ф.2а2 ф. Р2
Ф,НаМ Ф,ЫрН . При подстановке такой функции в уравнение 1. Функционал локальной спиновой плотности. ЧГ рЧ7НрЧгО ргП. Екргр1 Л0
где Ер функционал полной энергии электронной подсистемы, Тр функционал кинетической энергии, Усх1 внешние поля в том числе кулоновское поле ядер, Ехс функционал обменнокорреляционной энергии. Л должны удовлетворять одноэлектронному уравнению, получающемуся из условия минимума функционала 1. Ни у рТ Г Ух Ы2. V I 1. V3xV 1. Слетером 1 было предложено использовать а в качестве подгоночного иарамегра. Варьируя а от 23 до 1, можно попытаться таким образом учесть отличие обменного взаимодействия реальной электронной системы от газа свободных электронов. В этом и состоит метод Ха.