Elektronijakauma

Elektronijakauma kuvaa elektronien todennäköisyysjakaumaa tietyssä tilassa, kuten atomin ytimen ympärillä tai molekyylin sisällä. Koska elektronin paikka ei ole määritettävissä tarkasti, jakauma antaa todennäköisyyksiä siitä, missä elektroni todennäköisimmin sijaitsee. Keskeinen käsite on aaltofunktio ψ(r), jonka neliö |ψ(r)|^2 määrittelee elektronitiheyden ρ(r). ρ(r) kuvaa, kuinka todennäköisesti elektroni löytyy tietyltä paikalta, ja sen integrointi koko tilan yli antaa elektronien kokonaismäärän.

Atomissa elektronit täyttävät kuoriteorian mukaisesti elektronikonfiguraation, ja orbitaleilla s-, p-, d- ja f-lajit muodostavat kuorien muodot. Elektronijakauma syntyy näiden orbitalien summauksesta ja niiden täyttymisestä, mikä vaikuttaa kemialliseen sitoutumiseen, magneettisiin ominaisuuksiin ja reaktiivisuuteen. Molekyyleissä ρ(r) jakautuu sekä sidoksien että ei-sidoksisten elektronien toimesta, jolloin jakauma heijastaa bond- ja dipooliominaisuuksia sekä reaktioprosesseja.

Laskennassa elektronijakaumaa kuvataan kvanttimekaniikan malleilla. Ab initio -menetelmät, kuten Hartree-Fock ja post-HF -käsittelyt, sekä tiheysfunktioanalyysi (Density Functional Theory, DFT) tähtäävät ratkaisemaan ψ(r) tai suoraan ρ(r). ρ(r) on myös keskeinen tulosmoni X-ray-diffraatioissa ja muissa kokeissa, joilla rakennetaan elektronitiheyden karttoja ja analysoidaan molekyylin rakennetta.