Teoría de Coulson-Fischer

En química teórica y física molecular , la teoría de Coulson-Fischer proporciona una descripción mecánico-cuántica de la estructura electrónica de las moléculas. El trabajo seminal de 1949 de Coulson y Fischer ^[1] estableció una teoría de la estructura electrónica molecular que combina las fortalezas de las dos teorías rivales que surgieron poco después del advenimiento de la química cuántica -la teoría del enlace de valencia y la teoría de orbitales moleculares- , al tiempo que evita muchas de sus debilidades. Por ejemplo, a diferencia del ampliamente utilizado método de orbitales moleculares de Hartree-Fock , la teoría de Coulson-Fischer proporciona una descripción cualitativamente correcta de los procesos disociativos moleculares. ^[2] Se ha dicho que la función de onda de Coulson-Fischer proporciona una tercera vía en la química cuántica. ^[3] La teoría moderna del enlace de valencia a menudo se considera una extensión del método de Coulson-Fischer.

Teoría

La teoría de Coulson-Fischer es una extensión de la teoría moderna del enlace de valencia que utiliza orbitales atómicos localizados como base para las estructuras VBT. ^[4] En la teoría de Coulson-Fischer, los orbitales están deslocalizados hacia los átomos cercanos. Esto se describe para el H ₂ de la siguiente manera: ^[1]

${\displaystyle \phi _{1}=a+\lambda b}$

${\displaystyle \phi _{2}=b+\lambda a}$

donde a y b son orbitales atómicos 1s, que se utilizan como funciones base para VBT, y λ es un parámetro de deslocalización de 0 a 1. Las estructuras VB utilizan y como funciones base para describir la función de onda electrónica total como ${\displaystyle \phi _{1}}$ ${\displaystyle \phi _{2}}$

${\displaystyle \Phi _{CF}=\left\vert \phi _{1}{\overline {\phi _{2}}}\right\vert -\left\vert {\overline {\phi _{1}}}\phi _{2}\right\vert }$

en obvia analogía con la función de onda de Heitler-London. ^[5] Sin embargo, una expansión de la descripción de Coulson-Fischer de la función de onda en términos de a y b da:

${\displaystyle \Phi _{CF}=(1+\lambda ^{2})(\left\vert a{\overline {b}}\right\vert -\left\vert {\overline {a}}b\right\vert )+(2\lambda )(\left\vert a{\overline {a}}\right\vert -\left\vert b{\overline {b}}\right\vert )}$

Una descripción VBT completa de H ₂ que incluye contribuciones iónicas y covalentes es

${\displaystyle \Phi _{VBT}=\epsilon (\left\vert a{\overline {b}}\right\vert -\left\vert {\overline {a}}b\right\vert )+\mu (\left\vert a{\overline {a}}\right\vert -\left\vert b{\overline {b}}\right\vert )}$

donde ε y μ son constantes entre 0 y 1.

Como resultado, la descripción CF da la misma descripción que una descripción de enlace de valencia completo, pero con solo una estructura VB. ^[4]

Referencias

1. CA Coulson y I. Fischer, Notas sobre el tratamiento de orbitales moleculares de la molécula de hidrógeno , Phil. Mag. 40 , 386 (1949)
2. S. Wilson y J. Gerratt, Cálculo de curvas de energía potencial para el estado fundamental de la molécula de hidrógeno , Molec. Phys. 30 , 777 (1975) https://doi.org/10.1080/14786444908521726
3. S. Wilson, Sobre la función de onda de Coulson y Fischer: una tercera vía en la química cuántica , en Avances en la teoría de sistemas atómicos y moleculares , ed. P. Piecuch, J. Maruani, G. Delgado-Barrio y S. Wilson, Progreso en química y física teórica 19 , Springer (2009)
4. Shaik, Sason; Hiberty, Philippe C. (16 de noviembre de 2007). Guía para químicos sobre la teoría del enlace de valencia. Hoboken, NJ, EE. UU.: John Wiley & Sons, Inc. doi :10.1002/9780470192597. ISBN 978-0-470-19259-7.
5. "Heitler, W. y London, F. (1927). Wechselwirkung neutraler Atome und homopolare Bindung nach der Quantenmechanik. Zeitschrift für Physik, 44, 455-472. - Referencias - Publicaciones de investigación científica"

Enlaces externos

• Stephen Wilson. «La teoría de Coulson-Fischer sobre la estructura electrónica molecular» . Consultado el 20 de noviembre de 2020 .