Teoría moderna del enlace de valencia - Modern valence bond theory

La teoría moderna del enlace de valencia es la aplicación de la teoría del enlace de valencia [VBT] con programas de computadora que son competitivos en precisión y economía con programas para el método Hartree-Fock y otros métodos basados. Los últimos métodos dominaron la química cuántica desde el advenimiento de las computadoras digitales porque eran más fáciles de programar. La popularidad inicial de los métodos de enlace de valencia declinó. Solo recientemente ha mejorado la programación de los métodos de enlace de valencia. Estos desarrollos se deben y describen a Gerratt, Cooper, Karadakov y Raimondi (1997); Li y McWeeny (2002); Joop H. van Lenthe y colaboradores (2002); Song, Mo, Zhang y Wu (2005); y Shaik y Hiberty (2004)

En su forma más simple, los orbitales atómicos superpuestos se reemplazan por orbitales que se expanden como combinaciones lineales de las funciones básicas basadas en átomos , formando combinaciones lineales de orbitales atómicos (LCAO). Esta expansión está optimizada para proporcionar la energía más baja. Este procedimiento da buenas energías sin incluir estructuras iónicas.

Por ejemplo, en la molécula de hidrógeno , la teoría clásica del enlace de valencia usa dos orbitales atómicos 1s (ayb) en los dos átomos de hidrógeno respectivamente y luego construye una estructura covalente :

Φ _C = (a (1) b (2) + b (1) a (2)) (α (1) β (2) - β (1) α (2))

y luego una estructura iónica : -

Φ _Yo = (a (1) a (2) + b (1) b (2)) (α (1) β (2) - β (1) α (2))

La función de onda final es una combinación lineal de estas dos funciones. Charles Coulson e Inga Fischer-Hjalmars señalaron que una función completamente equivalente es: -

Φ _CF = ((a + kb) (1) (b + ka) (2) + (b + ka) (1) (a + kb) (2)) (α (1) β (2) - β ( 1) α (2))

ya que expandir esto da una combinación lineal de las estructuras covalentes e iónicas. La teoría moderna del enlace de valencia reemplaza la combinación lineal simple de los dos orbitales atómicos con una combinación lineal de todos los orbitales en un conjunto de bases más grande. Los dos orbitales de enlace de valencia resultantes parecen un orbital atómico en un átomo de hidrógeno ligeramente distorsionado hacia el otro átomo de hidrógeno. La teoría moderna del enlace de valencia es, por tanto, una extensión de este método de Coulson-Fischer .

Teoría de espín acoplado

Hay una gran cantidad de métodos de enlace de valencia diferentes. La mayoría usa n orbitales de enlace de valencia para n electrones. Si un solo conjunto de estos orbitales se combina con todas las combinaciones lineales independientes de las funciones de espín , tenemos la teoría del enlace de valencia de espín acoplado . La función de onda total se optimiza utilizando el método variacional variando los coeficientes de las funciones base en los orbitales del enlace de valencia y los coeficientes de las diferentes funciones de espín. En otros casos, solo se utiliza un subconjunto de todas las funciones de giro posibles. Muchos métodos de enlace de valencia utilizan varios conjuntos de orbitales de enlace de valencia. Tenga en cuenta que diferentes autores utilizan diferentes nombres para estos diferentes métodos de enlace de valencia.

Programas de bonos de valencia

Varios grupos han producido programas de computadora para cálculos modernos de enlaces de valencia que están disponibles gratuitamente.

Referencias

Otras lecturas

• J. Gerratt, DL Cooper, PB Karadakov y M. Raimondi, " Modern Valence Bond Theory ", Chemical Society Reviews , 26 , 87, 1997, y varios otros de los mismos autores.
• JH van Lenthe, GG Balint-Kurti, "El método del campo autoconsistente del enlace de valencia (VBSCF)", Chemical Physics Letters 76 , 138-142, 1980.
• JH van Lenthe, GG Balint-Kurti, "El método del campo autoconsistente del enlace de valencia (VBSCF)", The Journal of Chemical Physics 78 , 5699–5713, 1983.
• J. Li y R. McWeeny, "VB2000: Llevando la teoría del enlace de valencia a nuevos límites", International Journal of Quantum Chemistry , 89 , 208, 2002.
• L. Song, Y. Mo, Q. Zhang y W. Wu, " XMVB: Un programa para cálculos de enlaces de valencia no ortogonales ab initio ", Journal of Computational Chemistry , 26 , 514, 2005.
• S. Shaik y PC Hiberty, " Teoría del enlace de valencia, su historia, fundamentos y aplicaciones. A Primer ", Reviews of Computational Chemistry , 20 , 1 2004. Una revisión reciente que cubre, no solo sus propias contribuciones, sino todo el teoría del enlace de valencia.