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Hückel-MethodeZoomA-Z

Fachgebiet - Quantenphysik

Die Hückel-MO-Methode (HMO) gehört zu den einfachsten Verfahren, quantenchemische Betrachtungen an Molekülen mit physikalisch-chemisch relevanten Fragestellungen zu beginnen. Dieses Verfahren wurde bereits zu Beginn der 1930-er Jahre von Erich Hückel entwickelt und gestattet es, für kleine Moleküle die Berechnungen mit Bleistift und Papier auszuführen. Das HMO-Verfahren ist auf die π-Elektronen in konjugierten Verbindungen beschränkt, die Struktur des Moleküls wird durch die Topologie, d.h. durch die Verknüpfung der Atome einer Valenzstrichformel, beschrieben. Jeder Atom- und Bindungssorte werden energetische Parameter, so genannte Coulomb- und Resonanzintegrale, zugeordnet. Da die Betrachtungen häufig an Kohlenwasserstoffen beginnen, werden die C-Atom- und C=C-Bindungsparameter als Standard gesetzt und die energetischen Abweichungen ggf. auftretender anderer Atomsorten durch ihre Abweichungen von diesen Standardwerten beschrieben.

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

Hückel-MO: Heteroatome, AcroleinLevel 245 min.

ChemieTheoretische ChemieHückel-MO

Am Beispiel des Moleküls Acrolein wird erläutert, wie eine Hückel-Rechnung durchgeführt wird und wie die Ergebnisse zu interpretieren sind. Insbesondere wird auf die Rolle von Heteroatomen eingegangen und es werden die Begriffe Heteroatom-Parameter, Säkulardeterminante, Bindungsordnung, Atomladung, Elektronendichte und Gesamtenergie am Beispiel von Acrolein erläutert.

Hückel-MO: Interface für HMO-BerechnungenLevel 260 min.

ChemieTheoretische ChemieHückel-MO

Der Student soll mit dem vorliegenden Hückel-Interface eigene Berechnungen durchführen. Es sind die Ergebnisse für einige einfache Verbindungen angegeben, die der Student mit dem Hückel-Interface nachrechnen soll. Ferner soll der Student lernen, eigene Moleküle, auch solche mit Heteroatomen, zu berechnen.

Vertiefung: (Nicht-)Alternierende Systeme, geschlossene LösungenLevel 235 min.

ChemieTheoretische ChemieVertiefung

Es werden analytische Lösungen für Polyene und Monocyclen angegeben. Weiterhin werden die Begriffe alternierend und nicht-alternierend definiert und besondere Eigenschaften alternierender Systeme besprochen.

Hückel-MO: BeispieleLevel 245 min.

ChemieTheoretische ChemieHückel-MO

An den Beispielen Ethen und Butadien wird die Vorgehensweise bei einer Hückel-Rechnung dargelegt und gezeigt, wie die Ergebnisse zu interpretieren sind.

Hückel-MO: NäherungenLevel 240 min.

ChemieTheoretische ChemieHückel-MO

Das Hückel-MO-Modell wird vorgestellt, insbesondere wird auf die Näherungen dieses Modells eingegangen.

Hückel-MO: Aromaten, Hückel-RegelLevel 245 min.

ChemieTheoretische ChemieHückel-MO

Es werden die Hückel-Regel eingeführt und Beispiele für Hückel-Aromaten genannt. Ferner wird der Frost'sche Kreis vorgestellt und bei den Systemen Benzol und Cyclopropenyl-Kation angewendet.

Hückel-MO: Elektronendichte, Bindungsordnung, GesamtenergieLevel 245 min.

ChemieTheoretische ChemieHückel-MO

Zunächst werden die Definitionen von Elektronendichte, Bindungsordnung, Gesamtenergie, Atomladung und Delokalisierungsenergie vorgestellt. Dann wird auf die Berechnung von Dipolmomenten im Hückel-Modell am Beispiel von Formaldehyd und auf allgemeine Aspekte der Elektronenstruktur von Molekülen eingegangen.

Quantentheorie und Spektroskopie: EPR und Spin-DichtenLevel 260 min.

ChemieTheoretische ChemieQuantentheorie und Spektroskopie

Die Grundlagen der EPR-Spektroskopie werden vorgestellt und der Begriff der EPR-Hyperfeinstruktur eingeführt. Die Berechnung von Spindichten im RHF-, UHF- und Hückel-Modell werden beschrieben. Die EPR-Spektren von Benzol und Naphthalin werden analysiert.

Quantentheorie und Spektroskopie: Elektronen-Spektroskopie 2Level 245 min.

ChemieTheoretische ChemieQuantentheorie und Spektroskopie

Die Symmetrien der Hückel-Molekülorbitale und der elektronischen Zustände von trans-Butadien werden bestimmt und die Auswahlregeln für elektronische Übergänge diskutiert. d-d-Übergänge in Komplexen werden besprochen, eine CI-Rechnung für angeregte Zustande von Ethylen durchgeführt und ein angeregter Zustand von Formaldehyd mit der CIS-Methode optimiert.