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Theoretische Chemie: Was kann Theoretische Chemie?

Ergebnisse quantenmechanischer Berechnungen

Kennt man die Wellenfunktion eines Systems, so kann man alle Eigenschaften dieses Systems daraus als Erwartungswert zum entsprechenden Operator ableiten; dies gilt auch entsprechend, wenn man die Wellenfunktion nur näherungsweise kennt (das ist der häufigste Fall). Solche Erwartungswerte sind:

  • Aufenthaltswahrscheinlichkeit auch Spin-Dichten
  • Energie, auch mit den Komponenten kinetische und potenzielle Energie
  • Dipolmoment
  • usw.

Aus Ableitungen der Energie ermittelbare Eigenschaften werden über die Störungen der Gesamtenergie durch folgende Einflüsse betrachtet:

  1. äußeres elektrisches Feld, F
  2. äußeres magnetisches Feld, B
  3. kernmagnetisches Moment, Kernspin I
  4. Änderung der Kern-Koordinaten, R

Die folgende Tabelle gibt so einen Überblick über die so erhältlichen Eigenschaften ( n i = j stellt die j-te Ableitung der Energie nach der Störung i dar

Tab.1
Eigenschaften aus Ableitungen der Energie (vgl. F. Jensen, Introduction to Computational Chemistry, Wiley 1999)
n F n B n I n R
Energie 0 0 0 0
elektr. Dipolmoment 1 0 0 0
elektr. Dipolmoment 1 0 0 0
elektr. Dipolmoment 1 0 0 0
magnet. Dipolmoment 0 1 0 0
Hyperfine Kopplungskonstante 0 0 1 0
Energie-Gradient, Kraft (Vektor) 0 0 0 1
elektr. Polarisierbarkeit 2 0 0 0
Magnetisierbarkeit 0 2 0 0
Spin-Spin-Kopplung 0 0 2 0
harmon. Kraftkonstante (Matrix) 0 0 0 2
Infra-Rot-Intensität (Schwingungsspektrum) 1 0 0 1
Circular-Dichroismus 1 1 0 0
kernmagnetische Abschirmung 0 1 1 0
(erste) elektrische Hyperpolarisierbarkeit 3 0 0 0
(erste) Hypermagnetisierbarkeit 0 3 0 0
(kubische) anharmon. Korrektur zur Schwingungsfrequenz 0 0 0 3
Raman-Intensität 2 0 0 1
magnet. Circular-Dichroismus (Faraday-Effekt) 2 1 0 0
(zweite) elektr. Hyperpolisierbarkeit 4 0 0 0
(zweite) Hypermagnetisierbarkeit 0 4 0 0
Cotton-Mutton-Effekt 2 2 0 0
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