Химическая связь

диплом на отлично. Защита в Челгу, один раз. ...

Список принятых обозначений и сокращений 3
Введение 4
1. Литературный обзор 5
1.1 История учения о химической связи 5
1.2 Свойства связи 8
1.2.1 Энергия химической связи 8
1.2.2 Длина химической связи 10
1.2.3 Электрический момент диполя и направленность связи 12
1.2.4 Насыщаемость ковалентной связи 14
1.2.5 Кратность химической связи 15
1.3 Энергия связи. Суть, зависимость от порядка связи, расстояния 16
1.4 Теория атомов в молекулах 20
1.4.1 Топологические свойства электронной плотности 20
1.4.2 Критические точки. Классификация и свойства 23
1.5 Неэмпирические методы расчетов26
1.6 Теория функционала плотности (DFT) 29
1.6.1 Модель Томаса — Ферми 29
1.6.2 Теоремы Хоэнберга — Кона 30
1.6.3 Описание метода 31
1.6.4 Формальное обоснование метода 32
1.6.5 Приближения 36
2. Экспериментальная часть 37
3. Обсуждение результатов 43
Выводы 70
Список литературы 71

Химическая связь – явление взаимодействия атомов, обусловленное перекрыванием электронных облаков связывающихся частиц, которое сопровождается уменьшением полной энергии системы. Различают следующие виды химической связи: ковалентная (полярная и неполярная; обменная и донорно-акцепторная), ионная, водородная и металлическая.
Среди свойств химической связи можно выделить следующие: энергия, длина, насыщаемость, кратность, порядок связи. Определение данных характеристик позволяет выполнить одну из главных задач теоретической химии – установить взаимосвязь свойств молекулы со свойствами образующих ее атомов, выявить непосредственно переносимые вклады или в общем случае физические или спектроскопические свойства или типы реакций, которые являются характерными для данной группировки атомов в м олекуле.
Первое, что надо сделать для этого, превратить нейтральные молекулы и атомы, составляющие любое вещество, в заряженные частицы – ионы. Исторически первые методы ионизации были разработаны для газовой фазы. Наиболее распространенный в хромато-масс-спектрометрии метод ионизации веществ – электронная ионизация.
Электронная ионизация (электронный удар) – наиболее распространённый в масс-спектрометрии метод ионизации веществ в газовой фазе.
При электронной ионизации молекулы анализируемого вещества попадают в поток электронов движущихся от эмитирующего их катода к аноду. Энергия движущихся электронов обычно 70 эВ, что согласно формуле де Бройля соответствует длине стандартной химической связи в органических молекулах (около 0,14 нм). Электроны вызывают ионизацию анализируемых молекул с образованием катион-радикалов:
M + e− = M.+ + 2e−
Так как энергия электронов значительно превышает энергию химической связи, происходит фрагментация ионов. Химия фрагментации ионов при электронной фрагментации хорошо изучена, поэтому, зная массы фрагментов и их интенсивности можно предсказать первоначальную структуру вещества. Масс-спектры, полученные с помощью метода электронной ионизации хорошо воспроизводимы, поэтому на сегодняшний день существуют библиотеки, содержащие сотни тысяч спектров различных веществ, значительно облегчающие качественный анализ.
Целью данной работы являлось изучение зависимости между электронными и топологическими характеристиками химических связей с помощью квантово-химических методов расчета.
Задачи, выдвигаемые для достижения поставленной цели:
1) Моделирование трехмерных структур исследуемых веществ;
2) Расчет параметров химических связей в рамках теории функционала плотности;
3) Определение зависимости энергии связи от полученных характеристик.

e