Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

вопросы строения молекул и квантовой химии
VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение VTur » Пн ноя 03, 2008 8:09 pm

Да! Ответить сразу на все вопросы и подробно не реально.
Если Вы только начинаете в квантах, то лучше бы, чтобы на них отвечали Nord, SSR, Химера и Darth Vasya, так как они химики и её преподают, их объяснения будут понятны и привычны.
Я сам изучал квантовую механику и о существовании квантовой химии узнал несколько лет назад, когда пришлось занятся прямыми расчетами. И у меня ощущение, что мы изучали разные теории. К сожалению, они молчат, как и уважаемые члены Уфимского квантовохимического общества, поэтому постараюсь ответить не сильно задевая ваши химические чувства.
КВГ писал(а):Отмечу только, что я пока только и интересуюсь разностями энергий да их изменениями в рядах.
При этом меняется (растет) энергия нулевых колебаний, колебательный вклад и вклад внутреннего вращения.
КВГ писал(а):Насчет шести d-АО, я что-то до себя не донес :cry: … Что шесть d-АО более равноправны, чем пять, когда речь идет о декартовом базисе, это я еще могу понять. Но ведь, как ни крути, количество d-АО должно быть равно пяти! Разве не так ?! Я это всосал с молоком матери, можно сказать. Не доказывают ли атомные спектры, что d-АО пять штук, а не шесть :hammer: ? Не есть ли шесть d-АО только удобное математическое представление?
Не знаю, как относиться к dZ2 - может, надо все шесть перемешать и из них сделать пять, а не из двух декартовых делать одну dZ2 (не помню сейчас, как именно сконструирована эта АО), но во вс. сл. жизнь требует пяти, а не шести d-АО, насколько я понимаю. Если квант. химия или квант. механика (или обе вместе) не могут сконструировать приемлемую пятую d-АО, то это их проблемы - пусть застрелятся в крайнем случае :teaching: , но не пытаются уговорить электроны располагаться на шести d-АО, уверяя, что так будет удобнее всем. Разве не так?
Ну а ежели вы скажете, что вообще все эти АО - грубое упрощение, весьма далекое от реального положения дел, тогда вы должны признать и то, что атомы не существует, а я - Наполеон :bayan: .
Все эти АО - грубое упрощение, весьма далекое от реального положения дел, тогда мы должны признать и то, что атомы в молекулах не существует, только отдельно - доказано экспериментально, а Вы - Наполеон :bayan: в последнем не уверен, но Вам виднее.
Орбитали - одноэлектронные волновые функции, полученные при решении движения одного электрона в центральносимметричном поле. Для основного состояния получаем 1S орбиталь. Для возбужденных - 2S, 3S, 4S и тд. В любых состояниях атом водорода (и любые другие атомы) шарообразен, ни каких там восьмерок или еще чего электрон не выписывает - он парень трезвый и ходит только по кругу. НО! Одновременно в качестве паразитных решений возникают еще орбитали с L <> 0 и m <> 0. Ну дак, они комплексные, поэтому ни они сами, ни их энергии (поэтому, для водорода вырождение) физического смысла не имеют. Нарисовать комплексные функции вообще нельзя.
В учебниках по квантам (редко) рисуют только электронную плотность/плотность вероятности, и, возможно, орбитали с m = 0. Когда я начал читать статьи по квантовой химии, первая мысль, что меня намеренно дурят, а когда прочитал, что орбитали - это область пространства - ... !!! А теперь ничего, обуркался, читаю статейки хоть бы хны.
Теперь о молекулах. Мы находимся внутри приближения Хартри -> волновая функция = произведению орбиталей. Все, капут! Мы переходим от чистого состояния к смешанному, готовьтесь к появлению духов и приведений. Немного исправляет картину определитель Слетера, на самом деле меняют шило на мыло с увеличением числа функций, а это улучшает модель. Тк, что Не есть ли шесть d-АО только удобное математическое представление? - есть!
В молекуле нет атомных орбиталей, остовные похожи, но это другое. Вы можете разлагать в ряд молекулярные орбитали по какому угодно набору, хоть в бесконечный степенной ряд, просто ряд по атомным орбиталям сходится быстрее.
Дальше отвечать?
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
Lantano
Сообщения: 189
Зарегистрирован: Чт окт 09, 2008 10:35 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение Lantano » Пн ноя 03, 2008 11:49 pm

КВГ писал(а): Ну а ежели вы скажете, что вообще все эти АО - грубое упрощение, весьма далекое от реального положения дел, тогда вы должны признать и то, что атомы не существует, а я - Наполеон :bayan: .
С точки зрения классической квантовой механики атомов в молекуле действительно нет. Попытка более менее последовательно, хотя и приближенно найти межатомные границы в молекуле описана на ~500 страницах в книге Р. Бейдера "Атомы в молекулах". Дело это оказалось не простым.
АО - это не грубое упрощение, а весьма удобный инструмент. Попытка отождествления отдельных функций базисного набора (АО) молекулы с атомными орбиталями атомов (изолированных или входящих в молекулу, т.е. несуществующих :) ) может вызвать некоторые проблемы, ибо это вещи разные, хотя и имеющие некоторое сходство. С одной из таких проблем Вы столкнулись (5d или 6d).
"Если миру не нужен свет - Не беда, проживёт и так.
Если стал не нужен поэт - Не беда, он наймётся в кабак..."

Аватара пользователя
Himera
Сообщения: 3454
Зарегистрирован: Ср мар 05, 2003 5:38 pm
Контактная информация:

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение Himera » Вт ноя 04, 2008 8:56 pm

Не знаю, за что меня VTur всё время призывает к ответу. Я молекулярной квантовой химией не занимаюсь и уж тем более её не преподаю. Тем не менее, могу сказать следующее:

Концептуально -- атомы и молекулы являются многоэлектронными системами, поэтому формально в них нет никаких одноэлектронных состояний и, в частности, орбиталей атома водорода. С другой стороны, работать с многоэлектронными волновыми функциями сложно, поэтому повсеместно (и в химии, и в физике) модель атомных орбиталей (= орбиталей атома водорода) используется для интерпретации строения многоэлектронных систем. В таком подходе нет ничего плохого, и когда VTur пишет о "паразитных p, d и f орбиталях", то это, как минимум, misleading.

В принципе, мы можем обсуждать электронную структуру в терминах каких угодно одноэлектронных функций, но для любых химических систем выбор орбиталей атома водорода естественен и оправдан, поскольку эффект притяжения электронов к "своему" ядру обычно более существенен (характеризуется большей энергией) нежели межэлектронное отталкивание или влияние ядер соседних атомов.

По поводу d орбиталей: есть атомные орбитали, а есть базисные функции. Последних может быть сколько угодно, но обычно в их качестве выступают сами атомные орбитали или их близкие аналоги, и базисных функций оказывается пять, по числу орбиталей. Важно понимать, что электроны заполняют (в изолированном атоме, в одноэлектронном приближении) атомные орбитали, но не базисные функции.

По поводу заселённостей: используйте их спокойно и не мучайтесь. Разумеется, заселённости атомных орбиталей не определены строго (не являются наблюдаемыми и всё такое...), но Вам же нужно просто сориентироваться в том, как меняется электронное строение системы.

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение VTur » Ср ноя 05, 2008 12:00 am

Himera писал(а):Не знаю, за что меня VTur всё время призывает к ответу. Я молекулярной квантовой химией не занимаюсь и уж тем более её не преподаю.
Я, просто, думаю, что химик химику объяснит понятнее.
Вы зря обижаетесь. Кто-то говорил, что он это преподает, я подумал, что Вы.
Последний раз редактировалось VTur Ср ноя 05, 2008 12:13 am, всего редактировалось 1 раз.
После отстоя требуйте долива

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение VTur » Ср ноя 05, 2008 12:12 am

Himera писал(а):Концептуально -- атомы и молекулы являются многоэлектронными системами, поэтому формально в них нет никаких одноэлектронных состояний и, в частности, орбиталей атома водорода. С другой стороны, работать с многоэлектронными волновыми функциями сложно, поэтому повсеместно (и в химии, и в физике) модель атомных орбиталей (= орбиталей атома водорода) используется для интерпретации строения многоэлектронных систем. В таком подходе нет ничего плохого, и когда VTur пишет о "паразитных p, d и f орбиталях", то это, как минимум, misleading.
Ни чего плохого нет, так как модель работает, но нужно знать недостатки модели. Я никого не сбиваю с толку, они (p, d и f) действительно комплексные.
Himera писал(а):В принципе, мы можем обсуждать электронную структуру в терминах каких угодно одноэлектронных функций, но для любых химических систем выбор орбиталей атома водорода естественен и оправдан, поскольку эффект притяжения электронов к "своему" ядру обычно более существенен (характеризуется большей энергией) нежели межэлектронное отталкивание или влияние ядер соседних атомов.
В молекуле нет своих и чужих электронов, недостатком модели являются квантовые числа для электронов - электроны совершенно неразличимы, это постулат.
Himera писал(а):По поводу заселённостей: используйте их спокойно и не мучайтесь. Разумеется, заселённости атомных орбиталей не определены строго (не являются наблюдаемыми и всё такое...), но Вам же нужно просто сориентироваться в том, как меняется электронное строение системы.
Просто мне интересно, зачем они нужны? Вот в ADF можно представлять орбитали численно - сеткой точек. Это более строгая модель и дает более точные результаты. Но никаких атомных заселенностей в ней нет. Орбитальные есть = 2, 1, 0. Но толку от них нет.
Атомные заселенности в МО ЛКАО будут плыть тем больше, чем точнее, чем лучше Вы будите учитывать электронную корреляцию. Они находятся в разумных пределах, обычно, в малых базисах.
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
Himera
Сообщения: 3454
Зарегистрирован: Ср мар 05, 2003 5:38 pm
Контактная информация:

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение Himera » Ср ноя 05, 2008 11:54 pm

Зачем нужны орбитальные заселённости? Да много зачем... Общий ответ я уже давал: проанализировать электронное строение системы. Частных ответов может быть, по-видимому, море. Мне обычно приходится разбираться с тем, на каких именно d орбиталях сидят неспаренные электроны, с чем эти орбитали перекрываются, сколько орбиталей включать в модель, учитывать ли орбитальные степени свободы и т.д. Понятно, что конкретные цифры будут немного зависеть от базиса, но эта зависимость ничтожна в том случае, когда нужно сориентироваться и, грубо говоря, сопоставить результаты расчёта со своими ожиданиями, основанными на степени окисления переходного металла и теории кристаллического поля.

КВГ
Сообщения: 136
Зарегистрирован: Пт сен 07, 2007 4:24 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение КВГ » Чт ноя 06, 2008 12:15 pm

VTur писал(а): Вот в ADF можно представлять орбитали численно - сеткой точек. Это более строгая модель и дает более точные результаты. Но никаких атомных заселенностей в ней нет. Орбитальные есть = 2, 1, 0. Но толку от них нет.
Нельзя ли немного подробнее, VTur? Т.е. 1) чем обеспечивается большая строгость модели? 2) какие именно результаты становятся более точными? 3) какими параметрами можно, например, охарактеризовать изменение электронной структуры после переноса электрона на комплекс?
КВГ

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение VTur » Чт ноя 06, 2008 7:42 pm

Himera писал(а):Зачем нужны орбитальные заселённости? Да много зачем... Общий ответ я уже давал: проанализировать электронное строение системы. Частных ответов может быть, по-видимому, море. Мне обычно приходится разбираться с тем, на каких именно d орбиталях сидят неспаренные электроны, с чем эти орбитали перекрываются, сколько орбиталей включать в модель, учитывать ли орбитальные степени свободы и т.д. Понятно, что конкретные цифры будут немного зависеть от базиса, но эта зависимость ничтожна в том случае, когда нужно сориентироваться и, грубо говоря, сопоставить результаты расчёта со своими ожиданиями, основанными на степени окисления переходного металла и теории кристаллического поля.
Ну, тогда, у меня самого куча вопросов по d орбиталям.
1. В какой модели заселенность наиболее правильная (пока речь, кажется, идет о Малликеновской модели).
2. А если о других, то как быть с зависимостями коэффициентов при базисных функциях от ориентации системы координат (поворот в пространстве).
3. Какой же базис более правильный 6d или 5d.
4. Как быть с заселенностями f, g, h, i орбиталей.
5. Как быть с заселенностями орбиталей, не центрированных на ядрах, например, центрированных на связях.
После отстоя требуйте долива

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение VTur » Чт ноя 06, 2008 7:49 pm

КВГ писал(а):
VTur писал(а): Вот в ADF можно представлять орбитали численно - сеткой точек. Это более строгая модель и дает более точные результаты. Но никаких атомных заселенностей в ней нет. Орбитальные есть = 2, 1, 0. Но толку от них нет.
Нельзя ли немного подробнее, VTur? Т.е. 1) чем обеспечивается большая строгость модели? 2) какие именно результаты становятся более точными? 3) какими параметрами можно, например, охарактеризовать изменение электронной структуры после переноса электрона на комплекс?
Мысли мои, поэтому на правильность не претендую. К тому же, как оказалось, расходятся с общепринятыми.
к 1. Все расчеты автоматом идут на Хартри-Фоковском пределе.
к. 2. Результаты DFT расчетов. За это приходится платить невозможностью других корреляционных расчетов.
к. 3. Объемом (изменением объема атомов).
к. 3. Зарядом на атомах или Бейдеровским или привязанном к эксперименту (ЯМР, эл. дифракции, GAPT).
Ни ЯМР, ни эл. дифракцией не занимаюсь, по Бейдеру и GAPT могу что-то сказать.
Насчет ADF, у меня её нет, когда пытался достать, сказали, что есть в Новосибе и они там ей что-то плотно считают.
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
Himera
Сообщения: 3454
Зарегистрирован: Ср мар 05, 2003 5:38 pm
Контактная информация:

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение Himera » Пт ноя 07, 2008 12:26 am

VTur писал(а):Ну, тогда, у меня самого куча вопросов по d орбиталям.
1. В какой модели заселенность наиболее правильная (пока речь, кажется, идет о Малликеновской модели).
2. А если о других, то как быть с зависимостями коэффициентов при базисных функциях от ориентации системы координат (поворот в пространстве).
3. Какой же базис более правильный 6d или 5d.
4. Как быть с заселенностями f, g, h, i орбиталей.
5. Как быть с заселенностями орбиталей, не центрированных на ядрах, например, центрированных на связях.
1, 2. Не знаю. Более того, про некоторые твердотельные программы я даже не знаю, какая именно схема там зашита. Мне кажется, что для атомных орбиталей выбор вроде Mulliken/Löwdin слабо влияет на результаты (т.е. всяко слабее чем выбор базисных функций, которые могут быть очень разными).
3. Тот, в котором Вам проще проанализировать результаты расчёта. Мне нужны не произвольные базисные функции, а конкретные атомные орбитали, поэтому, конечно, 5 d-функций. Более того, я никогда не сталкивался с программами, предлагающими шесть.
4. Вероятно, также. Впрочем, там почти нечего делать без учёта спин-орбитального взаимодействия.
5. Точно также, я полагаю. Если Вы знаете, какая именно орбиталь Вас интересует, то и считайте её заселённость любым удобным методом. А мне, может быть, другая орбиталь понравится...
Зарядом на атомах или Бейдеровским или привязанном к эксперименту (ЯМР, эл. дифракции, GAPT)
Как электронная дифракция связана с зарядами на атомах?

КВГ
Сообщения: 136
Зарегистрирован: Пт сен 07, 2007 4:24 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение КВГ » Пт ноя 07, 2008 12:33 pm

VTur писал(а): Мысли мои, поэтому на правильность не претендую. К тому же, как оказалось, расходятся с общепринятыми.
Кто бы не хотел быть богатым и здоровым? Использовать строгие подходы и в то же время получать ту информацию, которая позволяет делать практические выводы (но ведь что ни химик, то - свои потребности в этих самых выводах).
VTur писал(а): к. 3. Объемом (изменением объема атомов).
Но ведь объемы сами по себе мало что говорят? Все равно надо установить корреляции изменения объемов с теми характеристиками, от которых более отчетливо зависит механизм реакции, реакционная способность, спектральные параметры и пр., и пр. Не знаю, как другие, а я что-то не встречал убедительных исследований, посвященных этим вопросам. Да и можно ли установить однозначные корреляции между такой интегральной характеристикой, как объем атома, и тонкими деталями электронного строения?
VTur писал(а): к. 3. Зарядом на атомах или Бейдеровским или привязанном к эксперименту (ЯМР, эл. дифракции, GAPT).
Ссылки на использование объемов и зарядов "атома" в молекуле не возвращают ли нас к обсуждению тех же вопросов, которые рассмотрены выше? Если нет "атома", то не существует ни объема, ни заряда, ни прочих атрибутов сего фантома, разве не так? Экспериментальные данные по зарядам отсутствуют, когда речь идет о жидкой фазе, в 99.99% случаев (да и можно ли их всегда считать достоверными, когда они есть?).
Сам по себе заряд - тоже интегральная характеристика. Если бы хим. реакции надежно коррелировали с зарядами, то жизнь у химика была бы слаще меда. Но все же я - как, полагаю, и прочие химики - смотрю корреляции интересующих меня заселенностей с зарядами, и если они есть, то это меня ободряет. А если нет, то - резюме зависит от типа реакции...

А что - GAPT дает что-то особенное в смысле достоверности?
КВГ

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение VTur » Сб ноя 08, 2008 12:31 am

Ни какой эксперимент не даёт зарядов на атомах, имеет смысл, в рамках эксперимента, говорить об "эффективных" зарядах. Например, в эл. дифракции можно восстановить распределение эл. плотности и отнести исходя из того или иного разбиения заряды на атомах. Или по рассеянию приписать ядрам некие заряды.

КВГ, давайте сначала я подгружу пару файлов. А Вы потом зададите конкретные вопросы.
Попилер AIM глава 3 Chemical Modelling Applications and Theory Volume 1.pdf
Попилер Квантово-молекулярное моделирование 1.pdf
Попилер Молекулярное моделирование в разработке лекарств Глава 9 1995.pdf
После отстоя требуйте долива

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение VTur » Сб ноя 08, 2008 12:51 am

Как бы я ответил на эти вопросы.
1. В какой модели заселенность наиболее правильная (пока речь, кажется, идет о Малликеновской модели).
- Ни в какой, но для гауссовых орбиталей лучше придерживать натуральных заселенностей - меньше зависят от базиса.
2. А если о других, то как быть с зависимостями коэффициентов при базисных функциях от ориентации системы координат (поворот в пространстве).
Никак, Малликеновские не зависят, в остальных случаях модель с заселенностями не работает.
3. Какой же базис более правильный 6d или 5d.
- При прочих равных условиях, то, что больше. Дает более точные результаты.
4. Как быть с заселенностями f, g, h, i орбиталей.
- Увы, модель с заселенностями здесь уже не работает.
5. Как быть с заселенностями орбиталей, не центрированных на ядрах, например, центрированных на связях.[/quote]
- см. п. 4.

Гибридизация орбиталей, анализ форм и заселенностей имеет какую-то наглядность в очень грубых базисах, наиболее понятны в минимальном. Чем больше базис, тем страннее будут выводы. В точных моделях ни гибридизации ни атомных заселенностей нет. Наглядный пример - d орбитали. Или их 6 и они равноправны, или их пять, но отличаются по симметрии, энергии и участия в гибридизациях. Читал странные объяснения, что внутренние d электроны создают эллиптическую электронную плотность.
После отстоя требуйте долива

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение VTur » Сб ноя 08, 2008 8:54 pm

Переход между базисами
"Transformation Between Cartesian and Pure Spherical Harmonic Gaussians.", H. Bernard Schlegel and Michael J. Frisch, International Journal of Quantum Chemistry, 54, 83-87 (1995)
После отстоя требуйте долива

Аватара пользователя
SSR
Сообщения: 230
Зарегистрирован: Пн окт 01, 2007 9:06 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение SSR » Вс ноя 09, 2008 1:35 am

VTur писал(а):Переход между базисами
"Transformation Between Cartesian and Pure Spherical Harmonic Gaussians.", H. Bernard Schlegel and Michael J. Frisch, International Journal of Quantum Chemistry, 54, 83-87 (1995)

Код: Выделить всё

http://www.chem.wayne.edu/schlegel/Pub_folder/174.pdf
Если люди не полагают, что математика проста, то только потому, что они не понимают, как на самом деле сложна жизнь (Джон фон Нейман)

Аватара пользователя
Himera
Сообщения: 3454
Зарегистрирован: Ср мар 05, 2003 5:38 pm
Контактная информация:

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение Himera » Вс ноя 09, 2008 11:28 pm

VTur писал(а):Например, в эл. дифракции можно восстановить распределение эл. плотности и отнести исходя из того или иного разбиения заряды на атомах. Или по рассеянию приписать ядрам некие заряды.
Вообще, рентгеновская дифракция тоже даёт распределение электронной плотности при значительно меньших усилиях и более мягких требованиях к образцу. Поэтому выделение именно электронной дифракции несколько неожиданно... А так, в принципе, всё равно, откуда брать электронную плотность. Насколько я знаю, расчётная плотность обычно бывает, как минимум, не хуже экспериментальной.

VTur
Сообщения: 7357
Зарегистрирован: Пт авг 31, 2007 1:36 pm

Re: Смущают - список частот и кол-во d-АО в PC Gamess

Сообщение VTur » Вс ноя 09, 2008 11:36 pm

Конечно, единственно, это не настоящие, а некие "эффективные" заряды на атомах. Только у Бейдера я видел строгие доказательства определения атомов и их зарядов.
У Татевского это не доведено до процедуры определения границ атомов, а у других и этого нет.
После отстоя требуйте долива

Ответить

Вернуться в «квантовая химия и моделирование»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 7 гостей