|
Modelovanie vlastností atómov a molekúl
|
tarix | 02.03.2018 | ölçüsü | 14,9 Kb. | | #29122 |
|
Elektrónová štruktúra a vlastností molekúl
(2009/10, verzia zo dňa 30.11. 2009)
Otázky z teórie
-
Uveďte základné princípy metód Molekulovej Mechaniky (MM).
-
Vysvetlite pojmy: matica, determinant, násobenie matíc, vlastný problém, diagonalizácia.
-
Vysvetlite význam operátora fyzikálnej veličiny v kvantovej mechanike. Vysvetlite, čo sú to vlastné funkcie a vlastné hodnoty.
-
Napíšte nečasovú Schrödingerovu rovnicu a zostavte Hamiltonov operátor pre molekulu. Vysvetlite interpretáciu vlnovej funkcie.
-
Na prípade častice viazanej v nekonečne hlbokej potenciálovej jame diskutujte spôsob analytického riešenia Schrödingerovej rovnice. Akú chemickú aplikáciu má tento model?
-
Diskutujte atóm vodíka – Bohrov model. Definujte atómové jednotky.
-
Diskutujte atóm vodíka – kvantovochemický model. Vysvetlite pojem px, py a pz orbitál.
-
Vysvetlite spin elektrónu (fyzikálny význam) a jeho zahrnutie do vlnovej funkcie. V čom spočíva princíp nerozlíšiteľnosti mikročastíc?
-
Vysvetlite pojmy: antisymetrická vlnová funkcia, Slaterov determinant, molekulový orbitál.
-
Vysvetlite základný princíp Bornovej-Oppenheimerovej aproximácie. Pri vysvetlení ozrejmite pojem celková vlnová funkcia molekuly, elektrónová vlnová funkcia.
-
Vysvetlite princíp variačnej metódy ako približnej metódy riešenia Schrödingerovej rovnice.
-
Vysvetlite princíp Hartreeho-Fockovej metódy.
-
Vysvetlite význam orbitálnych energii, rozvojových koeficientov. Čo je to Koopmansova teoréma?
-
Diskutujte matematické riešenie Schrödingerovej rovnice molekuly H2+ (uveďte pri tom pojmy LCAO, väzbový a antiväzbový MO, závislosť energie od medziatómovej vzdialenosti).
-
Čo je to chemická väzba z pohľadu kvantovej chémie (vysvetlite na príklade)?
-
Aké informácie sú obsiahnuté vo vlnovej funkcii. Čo je to Mullikenova populačná analýza?
-
Čo sú to ab initio metódy (princíp, bázy AO, prednosti a nedostatky, požiadavky na bázy podľa študovaného problému)?
-
Čo sú to semiempirické metódy (súhrnný pohľad, princípy a možnosti)?
-
Vysvetlite základné princípy Hückelovej metódy na molekule eténu.
-
Aplikujte Hückelovú metódu na molekulu naftalénu (antracénu, butadiénu, fluorénu a pod.). Pri výpočte použite diagonalizačný program (jacobi.exe), integrál = –4 eV, = –7 eV.
-
Ako možno vysvetliť reaktivitu molekúl – cykloadície. Diskutujte na príkladoch.
-
Diskutujte spôsob výpočtu excitačných energií. Ako súvisí vypočítaná energia s experimentom? Aké MO sa najčastejšie podieľajú pri aromatických molekulách na excitáciách s najnižšou energiu?
-
Charakterizujte CIS/ZINDO/S prístup. Aký význam má sila oscilátora.
-
Akým spôsobom možno vypočítať tepelný účinok reakcie, napr. spaľovacie teplo palív? Diskutujte na konkrétnom príklade.
Otázky a problémy (praktická časť).
-
Uveďte jednotky a ich prevody pre energiu a vzdialenosť, ktoré sa používajú v kvantovej chémii.
-
Vysvetlite pojmy celková energia molekuly, elektrónová energia molekuly, energia repulzie jadier molekuly a tvorná entalpia.
-
Vysvetlite a uveďte príklady pre väzbové súradnice a kartéziánske súradnice (napríkald pre vodu, oxid uhličitý, oxid uhoľnatý a pod..
-
Podľa výpočtovej náročnosti opíšte výpočtové úrovne, ktoré sa v súčasnosti používajú v kvantovej chémii (ab initio, korelačná energia, HF limita, semiempirika). Uveďte príklady softvérov, ktoré sa využívajú na tieto účely. Čo možno očakávať od kvantovochemických výpočtov.
-
Stručne charakterizujte – vysvetlite princípy a opíšte výhody/nevýhody použitia molekulovej mechaniky. Čo všetko je potrebné zadať pri výpočte touto metódou?
-
Stručne charakterizujte – vysvetlite princípy a opíšte výhody/nevýhody použitia semiempirických . Čo všetko je potrebné zadať pri výpočte týmito metódami?
-
Charakterizujte semiempirické metódy podľa výpočtovej náročnosti a ich použiteľnosti. Čo je to parametrizácia?
-
Stručne charakterizujte – vysvetlite princípy a opíšte výhody/nevýhody použitia metód ab initio . Čo všetko je potrebné zadať pri výpočte týmito metódami?
-
Vysvetlite pojem báza atómových orbitálov (AO), Slaterove a Gaussove funkcie. Ktorý typ funkcií sa najčastejšie používa vo výpočtoch – vysvetlite dôvod. Uveďte príklady označenia funkcií AO.
-
Čo je to difúzna a polarizačná funkcia? Akým spôsobom ovplyvňujú kvalitu výpočtu?
-
Vysvetlite pojmy optimalizácia geometrie, konformácia a konvergencia. Ktorým parametrom možno charakterizovať, že geometria je skonvergovaná?
-
Akým spôsobom možno jednoznačne určiť, že nájdená optimálna geometria zodpovedá energetickému minimu alebo energetickému maximu (tranzitnému stavu)?
-
Pri výpočte molekuly kyslíka metódou AM1 sa získali nasledujúce orbitálne energie v eV: -37.2, -30.5, -19.2, -15.2, -15.2, -4.8, -1.1 a -1.1. Vysvetlite obsadenie týchto orbitálov elektrónmi, nájdite HOMO a LUMO orbitál. Čo rozumieme pod pojmom vertikálna excitácia? (Táto otázka môže mať modifikácie s inou molekulou.)
-
Ak by ste počítali molekulu vody semiempirickou metódou AM1 a metódou HF (kde AO sú pre O: 5s4p3d2f1g a H:3s2p1d), s koľkými molekulovými orbitálmi by sa pracovali v jednotlivých prístupoch. Ktorý orbitál by bol HOMO a LUMO?
-
Akým spôsobom možno zobraziť molekulové orbitály? Na príklade benzénu vysvetlite pojem delokalizácia elektrónov.
-
Akým spôsobom možno vypočítať ionizačnú energiu? Ktorá vypočítaná veličina korešponduje so štandardným elektrochemickým potenciálom?
-
Vysvetlite pojmy elektrónová afinita a protónová afinita. Načrtnite spôsoby ich výpočtu. Akú stratégiu použiť pri porovnávaní teoretických a experimentálnych údajov?
-
Na príklade vysvetlite pojem dipólový moment, uveďte jeho jednotky. Akým spôsobom ho možno vypočítať.
Dostları ilə paylaş: |
|
|