Что такое электронная плотность
Что такое электронная плотность?
электронная плотность это мера того, насколько вероятно найти электрон в данной области пространства; или вокруг атомного ядра, или в «окрестностях» внутри молекулярных структур.
Чем выше концентрация электронов в данной точке, тем больше плотность электронов, и, следовательно, она будет отличаться от окружающей среды и будет демонстрировать определенные характеристики, которые объясняют химическую реакционную способность. Графический и отличный способ представить такую концепцию через карта электростатического потенциала.
Например, структура энантиомера S-карнитина с соответствующей картой электростатического потенциала показана на верхнем изображении. Можно наблюдать масштаб, составленный из цветов радуги: красный, чтобы указать область большей электронной плотности, и синий для этой области, бедной электронами..
Как правило, области, где электронная плотность низкая (желтый и зеленый цвета), являются наименее реактивными в молекуле.
концепция
И изменение этих полей приводит к различиям в электронных плотностях на поверхностях Ван-дер-Ваальса (все эти поверхности сфер).
Структура S-карнитина представлена моделью сфер и стержней, но если бы это было для его поверхности Ван-дер-Ваальса, стержни исчезли бы, и наблюдался бы только матовый набор сфер (с теми же цветами).
Электроны будут с большей вероятностью бродить вокруг более электроотрицательных атомов; однако в молекулярной структуре может быть более одного электроотрицательного атома, и, следовательно, группы атомов, которые также оказывают свое собственное индуктивное действие.
Это означает, что электрическое поле изменяется больше, чем можно предсказать, наблюдая за молекулой во время полета; то есть, может быть более или менее поляризация отрицательных зарядов или электронной плотности.
Это также можно объяснить следующим образом: распределение зарядов становится более однородным.
Карта электростатического потенциала
Обратите внимание, что очень сложно определить, как индуктивные эффекты работают в сложной молекуле, такой как белок..
Чтобы получить представление о таких различиях в электрических полях в структуре, используется вычислительный расчет карт электростатического потенциала..
Эти расчеты состоят из помещения положительного точечного заряда и перемещения его вдоль поверхности молекулы; там, где плотность электронов меньше, возникает электростатическое отталкивание, и чем выше отталкивание, тем интенсивнее будет синий цвет.
Там, где электронная плотность больше, будет сильное электростатическое притяжение, представленное красным цветом..
В расчетах учитываются все структурные аспекты, дипольные моменты звеньев, индуктивные эффекты, вызванные всеми сильно электроотрицательными атомами и т. Д. И в результате вы получите эти красочные поверхности и визуальную привлекательность.
Сравнение цветов
Выше приведена карта электростатического потенциала для молекулы бензола. Обратите внимание, что в центре кольца более высокая плотность электронов, а его «точки» имеют голубоватый цвет из-за менее электроотрицательных атомов водорода. Также это распределение зарядов связано с ароматическим характером бензола.
На этой карте также наблюдаются зеленый и желтый цвета, что указывает на приближение к бедным и богатым электронами регионам..
Если бы оба держали одну и ту же цветовую шкалу, это бы показало, что красный цвет на карте бензола превратился из слабого оранжевого. При этой стандартизации можно сравнивать карты электростатического потенциала и, следовательно, электронные плотности нескольких молекул..
Если нет, карта будет служить только для определения распределения заряда для отдельной молекулы.
Химическая реактивность
Наблюдая карту электростатического потенциала и, следовательно, областей с высокой и низкой электронной плотностью, можно предсказать (хотя и не во всех случаях), где химические реакции будут происходить в молекулярной структуре.
В то время как области с низкой электронной плотностью, они реагируют с отрицательно заряженными разновидностями, или с теми, у которых есть пары без электронов, чтобы разделить; последние известны как нуклеофилы.
Электронная плотность в атоме
В атоме электроны движутся с огромной скоростью и могут одновременно находиться в нескольких областях пространства.
Однако с увеличением расстояния до ядра электроны приобретают потенциальную электронную энергию, и их вероятностное распределение уменьшается.
Это означает, что электронные облака атома не имеют определенной границы, но размыты. Поэтому не легко вычислить атомный радиус; разве что есть соседи, которые устанавливают разницу в расстояниях между их ядрами, половину которых можно принять за атомный радиус (r = d / 2).
Атомные орбитали и их функции радиальных и угловых волн демонстрируют, как изменяется электронная плотность в зависимости от расстояния, отделяющего их от ядра..
ЭЛЕКТРОННАЯ ПЛОТНОСТЬ
Наиб. общей формой квантовомеханич. описания Э. п. квантовой системы является матрица плотности;
Лит.: Теория неоднородного электронного газа, под ред. С. Лундквиста, Н. Марча, пер. с англ., М., 1987. В. П. Шевелько.
Полезное
Смотреть что такое «ЭЛЕКТРОННАЯ ПЛОТНОСТЬ» в других словарях:
Электронная плотность — плотность вероятности обнаружения электрона в данной точке конфигурационного пространства. Рассмотрим водородоподобный атом систему из двух зарядов: положительно заряженного тяжёлого ядра, и электрона, вероятность обнаружения которого… … Википедия
электронная плотность — elektronų tankis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektronų skaičiaus tankis laidumo juostoje. atitikmenys: angl. electron density; electron number density; volumic electron number vok. Elektronendichte, f;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
электронная плотность — elektronų tankis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vienetinio tūrio elektronų skaičius. atitikmenys: angl. electron density; electron number density; volumic electron number vok. Elektronendichte, f; Elektronenzahldichte … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
электронная плотность — elektronų tankis statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektronų pasiskirstymo kvantinėje sistemoje (atome, molekulėje, kristale) tikimybė. atitikmenys: angl. electron density rus. плотность электронов; электронная плотность … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
электронная плотность — elektronų tankis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electron density vok. Elektronendichte, f rus. плотность электронов, f; электронная плотность, f pranc. densité électronique, f; nombre volumique d’électrons, m … Fizikos terminų žodynas
ЭЛЕКТРОННАЯ ПЛОТНОСТЬ — плотность вероятности распределения электронов в квантовой системе (атоме, молекуле, кристалле). В квантовой химии в понятие Э. п. вкладывают неск. смыслов. Если система Nэлектронов описывается волновой ф цией где символом обозначен набор всех… … Химическая энциклопедия
Электронная плотность вещества — Число электронов в единице объема вещества Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Электронная поляризуемость — Электронная поляризуемость это смещение электронной плотности в атомах, молекулах, ионах относительно атомных ядер частиц под действием внешнего электрического поля напряжённостью E. Смещение электронной плотности приводит к образованию… … Википедия
Электронная — 8. Электронная вычислительная машина ЭВМ Electronic computer Вычислительная машина, основные функциональные устройства которой выполнены на электронных компонентах Источник: ГОСТ 15971 90: Системы обработки информации. Термины и определения ориги … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Электронная теория химической связи — Рис.1. Электронная теория химической связи была предложена и развита американским физикохимиком Льюисом Г.Н в 1912 1916 гг[1] … Википедия
ЭЛЕКТРОННАЯ ПЛОТНОСТЬ
Лит. см. при ст. Квантовая химия.
Полезное
Смотреть что такое «ЭЛЕКТРОННАЯ ПЛОТНОСТЬ» в других словарях:
Электронная плотность — плотность вероятности обнаружения электрона в данной точке конфигурационного пространства. Рассмотрим водородоподобный атом систему из двух зарядов: положительно заряженного тяжёлого ядра, и электрона, вероятность обнаружения которого… … Википедия
электронная плотность — elektronų tankis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektronų skaičiaus tankis laidumo juostoje. atitikmenys: angl. electron density; electron number density; volumic electron number vok. Elektronendichte, f;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
электронная плотность — elektronų tankis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Vienetinio tūrio elektronų skaičius. atitikmenys: angl. electron density; electron number density; volumic electron number vok. Elektronendichte, f; Elektronenzahldichte … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
электронная плотность — elektronų tankis statusas T sritis chemija apibrėžtis Elektronų pasiskirstymo kvantinėje sistemoje (atome, molekulėje, kristale) tikimybė. atitikmenys: angl. electron density rus. плотность электронов; электронная плотность … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
электронная плотность — elektronų tankis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electron density vok. Elektronendichte, f rus. плотность электронов, f; электронная плотность, f pranc. densité électronique, f; nombre volumique d’électrons, m … Fizikos terminų žodynas
Электронная плотность вещества — Число электронов в единице объема вещества Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Электронная поляризуемость — Электронная поляризуемость это смещение электронной плотности в атомах, молекулах, ионах относительно атомных ядер частиц под действием внешнего электрического поля напряжённостью E. Смещение электронной плотности приводит к образованию… … Википедия
Электронная — 8. Электронная вычислительная машина ЭВМ Electronic computer Вычислительная машина, основные функциональные устройства которой выполнены на электронных компонентах Источник: ГОСТ 15971 90: Системы обработки информации. Термины и определения ориги … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Электронная теория химической связи — Рис.1. Электронная теория химической связи была предложена и развита американским физикохимиком Льюисом Г.Н в 1912 1916 гг[1] … Википедия
Электронная плотность
Из Википедии — свободной энциклопедии
Рассмотрим водородоподобный атом — систему из двух зарядов: положительно заряженного тяжёлого ядра, и электрона, вероятность обнаружения которого распределена сферически симметрично вокруг ядра. Таким образом, у атома водорода (и ему подобных) в основном состоянии электронная плотность зависит только от расстояния до ядра и одинакова в любой точке сферы. Это состояние электрона характеризуется нулевым орбитальным моментом импульса (так называемое s-состояние). В возбуждённых состояниях с отличным от нуля орбитальным моментом электрона (p-, d-, f-… состояния) сферическая симметрия электронной плотности отсутствует. В достаточно сложных молекулах электронная плотность, как правило, несимметрична, а форма электронного облака может меняться. Например, при замещении трёх атомов водорода метильной группы уксусной кислоты на чрезвычайно электроотрицательные атомы хлора её константа диссоциации (pK) снижается с 4,76 до почти 1 в результате индуктивно вызванного снижения силы притяжения H + к карбоксильной группе; сила кислоты возрастает. Существуют две простые, но логичные точки зрения на это явление. По одной из них, увеличение силы кислоты отражает смещение плотности распределения единственного избыточного электрона карбоксильного кислорода в сторону от H+, и сила притяжения протона ослабевает. Согласно другой точке зрения, причиной этого явления служит не смещение, а «разжижение» «облака отрицательного электричества», то есть снижение электронной плотности вокруг однозарядного атома кислорода.
В качестве модели состояния электрона в атоме, в квантовой механике принято представление об электронном облаке, плотность соответствующих участков которого пропорциональна вероятности нахождения там электрона.
Электронное облако часто изображают в виде граничной поверхности. При этом обозначение электронной области при помощи точек опускают. Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно пребывание электрона, называют атомной орбиталью (смысл которого вытекает из волнового уравнения Шрёдингера).
Применяются графические изображения распределения электронной плотности относительно ядра.
Проекция максимума кривой соответствует боровскому радиусу α0=0,53 Å.
Во многих случаях для решения уравнения Шрёдингера используют различные приближения. Вероятностную (статистическую) интерпретацию волновой функции разработал Макс Борн. В 1954 году М.Борн удостоен Нобелевской премии по физике с формулировкой «За фундаментальные исследования в области квантовой механики, особенно, за статистическую интерпретацию волновой функции.»
Электронная плотность
Рассмотрим водородоподобный атом — систему из двух зарядов: положительно заряженного тяжёлого ядра, и электрона, вероятность обнаружения которого распределена сферически симметрично вокруг ядра. Таким образом, у атома водорода (и ему подобных) в основном состоянии электронная плотность зависит только от расстояния до ядра и одинакова в любой точке сферы. Это состояние электрона характеризуется нулевым орбитальным моментом импульса (так называемое s-состояние). В возбуждённых состояниях с отличным от нуля орбитальным моментом электрона (p-, d-, f-… состояния) сферическая симметрия электронной плотности отсутствует.
В достаточно сложных молекулах электронная плотность, как правило, несимметрична, а форма электронного облака может меняться. Например, при замещении трёх атомов водорода метильной группы уксусной кислоты на чрезвычайно электроотрицательные атомы хлора её константа диссоциации (pK) снижается с 4,76 до почти 1 в результате индуктивно вызванного снижения силы притяжения H+ к карбоксильной группе; сила кислоты возрастает. Существуют две простые, но логичные точки зрения на это явление. По одной из них, увеличение силы кислоты отражает смещение плотности распределения единственного избыточного электрона карбоксильного кислорода в сторону от H+, и сила притяжения протона ослабевает. Согласно другой точке зрения, причиной этого явления служит не смещение, а «разжижение» «облака отрицательного электричества», то есть снижение электронной плотности вокруг однозарядного атома кислорода.
В качестве модели состояния электрона в атоме, в квантовой механике принято представление об электронном облаке, плотность соответствующих участков которого пропорциональна вероятности нахождения там электрона.
Электронное облако часто изображают в виде граничной поверхности. При этом обозначение электронной области при помощи точек опускают. Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно пребывание электрона, называют атомной орбиталью (смысл которого вытекает из волнового уравнения Шрёдингера).
Применяются графические изображения распределения электронной плотности относительно ядра.
Кривая радиального распределения вероятности показывает, что электрон находится в тонком концентрическом шаровом слое радиуса r толщины dr вокруг ядра атома водорода.
Проекция максимума кривой соответствует боровскому радиусу α0=0,53 Å.
Во многих случаях для решения уравнения Шрёдингера используют различные приближения. Вероятностную (статистическую) интерпретацию волновой функции разработал Макс Борн. В 1954 году М.Борн удостоен Нобелевской премии по физике с формулировкой «За фундаментальные исследования в области квантовой механики, особенно, за статистическую интерпретацию волновой функции.»