Elektronijakautumisen

Elektronijakautuminen tarkoittaa elektronien jakaantumista järjestelmän eri osiin − esimerkiksi atomeihin, molekyylien sisäisiin sidoksiin tai elektronisiin tiloihin. Termiä käytetään kuvaamaan, miten elektronit ovat jakautuneet tilassa ja miten niiden varaukset sekä sähköinen tiheys jakautuvat.

Teoreettinen kuvaus perustuu elektronitiheyteen ρ(r) sekä monien elektronien tilafunktioihin Ψ. Elektronitiheys ρ(r) määrittää todennäköisyyden löytää elektroni pisteestä r. ρ(r):n avulla voidaan hahmotella, miten elektronit jakautuvat alueittain atomien välillä, sidosten ympärille sekä ulko- ja sisätiloihin.

Käytetyimmät lähestymistavat ovat kvanttikeemian ja tiheysfunktioteorian (DFT) sekä Hartree–Fock -menetelmä. Elektronijakautumisen arvioimiseen käytetään populaatioanalyyseja kuten Mulliken, Löwdin ja luonnollinen populaatioanalyysi sekä atomien varauksien pilkkomismenetelmiä kuten QTAIM ja Hirshfeldin menetelmä.

Elektronijakautumisella on keskeinen merkitys kemiallisessa reaktiivisuudessa, polaarisuudessa, katalyysissä sekä materiaalien sähköisessä ja magnetisessa ominaisuudessa. Tiheysjakautumisen tunteminen auttaa ymmärtämään sidosten luonnetta, aromatismin vakauden sekä siirtoreaktioiden mekanismeja.

Havainnointi ja arviointi tapahtuvat sekä kokeellisesti että teoreettisesti: X‑ray-diffractionin tiheyskartat, elektronitiheyden havaitsemiseen soveltuvat spektroskopiset teknologiat sekä tiheysmallien laskeminen tietokoneellisesti. Näin elektronijakautumista voidaan käyttää yhdisteiden suunnitteluun ja materiaalitutkimukseen.