Terza parte di appunti completi per l'esame di Chimica fisica 1

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Author: Samuele_Piccione

Revisionato il 12/07/2026

di Samuele_Piccione

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Terza parte di appunti completi per l'esame di Chimica fisica 1(ci ho preso 30), scritti a mano in buona calligrafia. Sono inoltre presenti immagini, grafici, dimostrazioni dettagliate ed …

Esame Chimica fisica 1

Facoltà Scienze matematiche fisiche e naturali

Dal corso del Prof. Cardini Gianni

Università Università degli Studi di Firenze

A.A. 2022-2023

128 pagine

Appunti esame

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Estratto del documento

LA STRUTTURA DELLE MOLECOLE

Uno dei grandi successi della meccanica quantistica è la sua capacità di descrivere il legame chimico.

Per studiare la struttura delle molecole si procederà con lo stesso schema utilizzato per gli atomi: si inizierà con la molecola più semplice, ovvero la molecola di idrogeno, contenente un solo elettrone. Questo in altri contesti permette di introdurre tutti i concetti fondamentali che poi verranno applicati a molecole di struttura più complessa.

Come per l’orbita dell’atomo di idrogeno non utile per discutere, almeno da un punto di vista qualitativo, la struttura elettronica e le proprietà degli atomi più complessi, quando poi si ricompiranno degli orbitali, il principio di esclusione di Pauli; e, analogamente per gli orbitali, in questo caso molecole più complesse. In modo analogo il potenziale può descrivere la struttura delle molecole biatomiche, sempre mediante il principio di esclusione di Pauli.

Per molecole poli-molecolari può invece trattata in modo completo perché l’equazione di Schrodinger può avere diverse linee esattamente, il modo quantico si trattata con dei metodi approssimati, ci verranno per junici primari: namo che le molecole più complesse, ovvero il metodo degli orbitali molecolari (MO) è che il metodo che ad giorno d’oggi più usato per studiare la struttura delle molecole.

Successivamente verrà trattata la molecola di idrogeno (insieme ad molecola ovmuteica ed ad etero-nucleare) primo con il metodo MO, confrontando i risulta ottenuti utilizzando un altro metodo ovvero il metodo del legame di valenza (VB).

Saranno infine trattate le molecole poliatomiche generiche sempre con dei metodi approssimativi ed in particolare con il metodo degli orbitali molecolari MO. L’approccio del campo autoconsistente di Hartree-Fock (HF-SCF) trattando particolarmente lo sviluppo degli orbitali molecolari come combinazioni lineari di orbitali atomici (MO-LCAO) usando anche i limiti di quello apposito e descrivendo il concetto di correlazione elettronica e di interazione di configura-zione. Se molecola poliatomica versione trattata come con il metodo del fermi di valenza.

Infine verranno illustrati anche i concetti fondamentali che riguardano i metodi semi-empirici descrivendone i principi a titolo complessivo.

In tutta la trattazione sarà anche sfruttato la simmetria delle molecole e la teoria dei gruppi per cercare di semplificare i problemi e ottenere informazioni anche di tipo qualitativo.

APPROSSIMAZIONE DI BORN-OPPENHEIMER

Nelle varie trattazioni per semplicitare le equazioni si managerà considerare sempre molecole con nuclei fissi in modo da poter studiale esclusivamente il moto e gli autofunzioni degli elettroni.

L’approssimazione che consiste di considerare in una molecola separatamente il moto elettronico ed il moto nucleare che sotto tale norme di approssimazione di Born-Oppenheimer: si dia ma può dare una giustificazione qualitativa o anche quantitativa.

LA STRUTTURA DELLE MOLECOLE

Uno dei grandi successi della meccanica quantistica è la sua capacità di DESCRI-VERE IL LEGAME CHIMICO.

Per studiare la struttura delle molecole si procederà con lo stesso schema utilizzatoper gli atomi: inizieremo con la molecola più semplice, ovvero la MOLECOLA DIIDROGENO, avente un neo elettrone. Questo ci aiuterà perché permette di introdur-re i concetti fondamentali che poi saranno applicati a molecole di struttura più gene-rale.

Come per l'orbitale dell'atomo di idrogeno sono utili per la didattica, almeno da un punto di vista qualitativo, la struttura elettronica e le proprietà degli atomi più com-plessi, usando poi in compimento degli orbitali, il principio di esclusione di Pauli, imologenemi degli orbitali; in questo modo l'orbitale dell'atomo del modello ad un buono modo da portanza può descrivere la struttura delle molecole biatomiche, sempre usando però il principio di esclusione di Pauli.

Se molecola "biendango" può essere trattata in modo completo perché L'EQUAZIONEDI SCHRODINGER può essere risolta esattamente; in questo quadro particolaredei METODI APPROSSIMATI, con lo scopo dei junghi: prima: ma le molecole più complesse, avremo il METODO DEGLI ORBITALI MOLECOLARI (MO) che è il metodoad giorno d'oggi più usato per studiare la struttura della molecola.

Successionamente nata trattata: la MOLECOLA DI IDROGENO (insieme con molecola omuolecu-ari ed elementali) primo con il metodo MO, confrando i risultato con quelliottenuti utilizzando un altro metodo ovvero il metodo dei LEGAMI DI VALENZA (VB).

Saranno infine trattate le MOLECOLE POLIATOMICHE GENERICHE sempre con dei me-di approssimazioni ed in particolare con il metodo degli ORBITALI MOLECOLARI MO;ed approccio del CAMPO AUTOCONSISTENTE DI HARTREE-FOCK (HF-SCF) tralomoparticolarmente lo sviluppo degli orbitali molecolari come combinazioni lineari diorbitali atomici (MO-LCAO) usando anche l'aiuto di questo approccio e desariosi,dato il CONCETTO DI CORRELAZIONE ELETTRONICA e di INTERAZIONE DI CONFIGURAZIO-NE. Se molecola poliottomica possomo trattate oncle anche il metodo del fog

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