elektronetetthet

Elektronettetthet, ofte betegnet rho(r), er en kvantemekanisk funksjon som beskriver sannsynligheten for å finne elektroner på posisjon r i et system som et atom, molekyl eller fast stoff. Den oppsummerer elektronstrukturen til hele systemet og er sentral i kvantkjemi og materialvitenskap.

For et system med N elektroner er rho nødvendig til å integreres til N: ∫ rho(r) d^3r = N. I mange-elektroners teori kan rho beregnes fra den mangelegemlige bølgefunksjonen Ψ som rho(r) = N ∫ |Ψ(r, r2, ..., rN)|^2 dr2...drN. For lukket skall eller uavhengige partikler kan rho uttrykkes som en sum over okkuperte spinorbitaler: rho(r) = ∑i n_i |φ_i(r)|^2.

Elektronetthet gir informasjon om hvor elektronene er konsentrert og hvordan elektroniske skyene overlapper ved bindinger. Områder med høy tetthet indikerer sterkere elektronfordeling, ofte mellom atomer i kovalente bindinger, mens lav tetthet mellom atomkjerner kan reflektere ioniske eller primært tilstedeværende kjerneområder.

Bruk og måling: I eksperimentelle teknikker som X-ray krystallografi og elektronmikroskopi reflekteres elektronett­thet i diffraksjonssignaler og kan rekonstrueres som et elektronettethetskart. I teoretisk kjemi og materialfysikk er rho en sentral variabel i densitet-funksjonelle teorier (DFT) hvor systemets energi uttrykkes som funksjon av ρ(r).

Anvendelser inkluderer analyse av kjemiske bindinger, reaktivitet, elektroniske egenskaper og materialstrukturer.