इलेक्ट्रॉनिक संरचना विधियाँ
इलेक्ट्रॉनिक संरचना विधियाँ इलेक्ट्रॉनिक श्रोडिंगर समीकरण के अनुमानों को हल करके अणुओं की ऊर्जा, ज्यामिति और गुणों की प्रथम सिद्धांतों से भविष्यवाणी करती हैं।
Definition
क्वांटम-रासायनिक विधियों का एक परिवार जो बॉर्न-ओपेनहाइमर सन्निकटन के तहत इलेक्ट्रॉनिक तरंगफलन (या इसकी कम मात्रा) की गणना करता है, जिससे उस तरंगफलन के कार्यात्मक के रूप में कुल ऊर्जा और अवलोकन योग्य प्राप्त होते हैं।
Scope
यह कई-इलेक्ट्रॉन समस्या के लिए तरंगफलन-आधारित (एब इनिशियो) दृष्टिकोणों को शामिल करता है: हार्ट्री-फॉक स्व-सुसंगत-क्षेत्र सन्निकटन, इसके परे इलेक्ट्रॉन सहसंबंध का व्यवस्थित उपचार, आणविक ऑर्बिटल्स का विस्तार करने के लिए उपयोग किए जाने वाले आधार सेट, और संरचनाओं और प्रतिक्रियाओं के लिए संभावित ऊर्जा सतहों की खोज। इसमें घनत्व कार्यात्मक सिद्धांत (जिसे एक अलग क्षेत्र के रूप में माना जाता है) और शास्त्रीय बल-क्षेत्र विधियाँ शामिल नहीं हैं।
Sub-topics
Core questions
- असाध्य कई-इलेक्ट्रॉन श्रोडिंगर समीकरण को रासायनिक सटीकता तक कैसे अनुमानित किया जा सकता है?
- इलेक्ट्रॉन सहसंबंध क्या है और माध्य-क्षेत्र हार्ट्री-फॉक चित्र से परे इसे कैसे पुनर्प्राप्त किया जाता है?
- आधार सेट का चुनाव गणना की सटीकता और लागत को कैसे नियंत्रित करता है?
- संभावित ऊर्जा सतह पर संतुलन ज्यामिति, संक्रमण अवस्थाएँ और प्रतिक्रिया पथ कैसे स्थित होते हैं?
Key theories
- बॉर्न-ओपेनहाइमर सन्निकटन
- यह नाभिकीय और इलेक्ट्रॉनिक गति को अलग करता है क्योंकि नाभिक इलेक्ट्रॉनों की तुलना में बहुत भारी होते हैं, जिससे निश्चित नाभिकीय स्थितियों पर इलेक्ट्रॉनिक समस्या को हल किया जा सकता है और संभावित ऊर्जा सतह को परिभाषित किया जा सकता है।
- हार्ट्री-फॉक स्व-सुसंगत क्षेत्र
- यह कई-इलेक्ट्रॉन तरंगफलन को एक एकल स्लेटर निर्धारक के रूप में अनुमानित करता है और परिणामी प्रभावी एक-इलेक्ट्रॉन समीकरणों को पुनरावृत्त रूप से हल करता है जब तक कि माध्य क्षेत्र स्व-सुसंगत न हो जाए।
- इलेक्ट्रॉन सहसंबंध पदानुक्रम
- व्यवस्थित पोस्ट-हार्ट्री-फॉक विधियाँ (परेशान सिद्धांत, विन्यास अंतःक्रिया, युग्मित क्लस्टर) माध्य-क्षेत्र उपचार से गायब सहसंबंध ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करती हैं, जो सटीक समाधान की ओर अभिसरण करती हैं।
Clinical relevance
इलेक्ट्रॉनिक संरचना विधियाँ रसायन विज्ञान में तर्कसंगत डिजाइन का आधार हैं: प्रतिक्रिया थर्मोकेमिस्ट्री और बाधाओं की भविष्यवाणी करना, स्पेक्ट्रा की व्याख्या करना, उत्प्रेरकों का मॉडलिंग करना, और उन गुणों का बेंचमार्किंग करना जिन्हें प्रयोगात्मक रूप से मापना मुश्किल या असुरक्षित है।
History
1920 के दशक के अंत में हार्ट्री के स्व-सुसंगत-क्षेत्र गणनाओं और फॉक द्वारा एंटीसिमेट्री के समावेश के साथ उत्पन्न, इलेक्ट्रॉनिक संरचना सिद्धांत रूथन के मैट्रिक्स सूत्रीकरण, गॉसियन आधार सेट के विकास, और डिजिटल कंप्यूटेशन के युद्धोत्तर विकास के माध्यम से परिपक्व हुआ जिसने नियमित आणविक गणनाओं को संभव बनाया।
Key figures
- Douglas Hartree
- Vladimir Fock
- John Pople
- Trygve Helgaker
Related topics
Seminal works
- szabo1996
- helgaker2000
Frequently asked questions
- एब इनिशियो विधियाँ अर्ध-अनुभवजन्य विधियों से किस प्रकार भिन्न हैं?
- एब इनिशियो इलेक्ट्रॉनिक संरचना विधियाँ बिना किसी अनुभवजन्य मापदंडों के प्रथम सिद्धांतों से सभी आवश्यक समाकलनों का मूल्यांकन करती हैं, जबकि अर्ध-अनुभवजन्य विधियाँ प्रयोगात्मक या उच्च-स्तरीय डेटा के अनुरूप मापदंडों का उपयोग करके महंगी समाकलनों को प्रतिस्थापित या उपेक्षित करती हैं।
- इलेक्ट्रॉन सहसंबंध क्यों महत्वपूर्ण है?
- हार्ट्री-फॉक माध्य क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों के बीच तात्कालिक प्रतिकर्षण की उपेक्षा करता है; इस सहसंबंध ऊर्जा को पुनर्प्राप्त करना मात्रात्मक रूप से सटीक बंधन ऊर्जा, प्रतिक्रिया बाधाओं और कमजोर अंतःक्रियाओं के लिए आवश्यक है।