Εφαρμογές Πολυ-Ηλεκτρονιακής Πληθυσμιακής Ανάλυσης ηλεκτρονίων σε μοριακά συστήματα
Creators: name: Κελεγκούρη, Ευδοκία Ιορδάνη
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2015
Subjects: Πληθυσμιακή Ανάλυση
Φυσικά Τροχιακά
Εντοπισμός Δεσμού
Population Analysis
Natural Orbitals
Bond Localization

description: Όπως είναι ήδη γνωστό, όσο πιο ασύζευκτα είναι τα ηλεκτρόνια σε ένα μόριο τόσο πιο δραστικά είναι. Επίσης όσο μεγαλύτερη είναι η κβαντική συμπεριφορά των μορίων τόσο αυξημένη είναι η δραστικότητά τους. Σκοπός, λοιπόν, της παρούσης εργασίας ήταν να ποσοτικοποιηθούν τα ασύζευκτα ηλεκτρόνια και η κβαντική συμπεριφορά των μορίων και να διαπιστωθεί η απόκλιση που παρουσιάζουν από τις κλασικές (μη κβαντικές δομές Lewis). Το ερώτημα, ωστόσο που προκύπτει είναι το εξής: Σε ποιο βαθμό ο κλασικός χημικός τύπος κατά Lewis περιγράφει ορθά την κβαντική πραγματικότητα; Στην παρούσα εργασία, η απάντηση στο ερώτημα αυτό δίνεται μέσα από τη μελέτη γνωστών ενώσεων που ανήκουν στο σ σύστημα, και συγκεκριμένα του μεθανίου και του αιθανίου, και ενώσεων που ανήκουν στο π σύστημα, που είναι το trans-βουταδιένιο, το εξατριένιο, η ουρία και το πυρρόλιο. Ο κάθε χημικός τύπος συσχετίζεται με μια κβαντική πιθανότητα, η οποία ουσιαστικά παρέχει μια ποσοτική μέτρηση του βαθμού της συσχέτισης της κβαντικής περιγραφής των συστημάτων με τις κλασικές δομές. Tα μαθηματικά εργαλεία που χρησιμοποιήθηκαν ήταν: α) το άθροισμα των ασύζευκτων ηλεκτρονίων, U, β) των συζευγμένων ηλεκτρονίων, Π, γ) η εντροπία, S, και δ) ο εντοπισμός, L , μέσω του οποίου ποσοτικοποιήθηκε το σθένος των ατόμων στα μόρια. Η κωδικοποίηση των προαναφερθέντων μεγεθών πραγματοποιήθηκε μέσω πιθανοτήτων που υπολογίστηκαν με το πρόγραμμα Πολύ-ηλεκτρονιακής Πληθυσμιακής Ανάλυσης (PEPΑ) στη βάση των Νatural Bond Orbitals (ΝΒΟs) με τις υπολογιστικές μεθόδους HF και CI και στη βάση των Natural Hybrid Orbitals (ΝΗΟs) . Τα αποτελέσματα που λήφθηκαν επιβεβαιώνουν την αξιοπιστία του προγράμματος PEPA για την ορθή περιγραφή της κβαντικής συμπεριφοράς των μορίων που μελετήθηκαν.
description: It is well known, that in a molecular system the more unpaired the electrons are the more reactive they are. Moreover a great quantal behavior of one molecule, means increased reactivity. Therefore the aim of the current thesis was to quantify the unpaired electrons and the quantal behavior of the molecules in order to determine their deviation from the classic Lewis structures. However, the question that arises is the following: In which degree the traditional chemical formula describes correctly the quantum reality? In this work, the answer is given through the study of known σ-systems (methane, ethane) and π-systems (trans-butadiene, hexatriene, urea and pyrrole). Each chemical formula is associated to a quantum probability, which provides a quantitative measure of the above degree. The mathematic tools that were used are: a) the sum of unpaired electrons, U, b) the sum of paired electrons, Π, c) the information entropy, S, and d) the Localization, L, which was used to quantify the valence of atoms in the molecules. These quantities were encoded with the probabilities which were calculated with the program of Poly-electron Population Analysis (PEPA) on the basis of Natural Bond Orbitals (NBOs) and Natural Hybrid Orbitals (NHOs) with HF and CI calculation methods. The results reassure the reliability of PEPA in the right description of the quantal behavior of the studied molecules.