elektronistruktuuri

Elektronistruktuur on elektronide jaotus aatomi, molekuli või tahkise sees ning see hõlmab energia tasemeid, orbitalide paiknemist ja elektronide spinide kombinatsiooni. Elektronistruktuuri kirjeldus on keskne keemias ja materiaalseaduses, sest see mõjutab keemilisi omadusi, reaktiivsust ja füüsikalist käitumist.

Atomites järgib elektronide jaotumine energiaruumis kindlaid põhimõtteid: energia kihtide (K, L, M jne) ja subsellide s, p, d ja f täituvad Aufbau printsiibi, Pauli reegli ja Hund reeglite järgi. Aatomite elektronikonfiguratsioon näitab, kuidas elektronid on paigutatud. Näide: neoni konfiguratsioon on 1s2 2s2 2p6.

Molekulides moodustuvad elektronide molekulaarorbitaalid (MOd), mis tekivad aatomorbitaalide ühendamisel. MO-teooriad kirjeldavad siduvaid ja antibonding orbitale ning nende energiajärjestust. Elektronid täidavad MOd ning HOMO (kõrgema täidetud MO) ja LUMO (tühi MO) määravad molekuli reaktiivsuse ja reaktsioonivõime.

Tahkistes (kristallides) nähakse elektronistruktuuri läbi bandstruktuuri: elektronide energiadood jaotuvad valents- ja juhendite (konduktiivsete) alamhulgades. Fermi tase iseloomustab täidetud ja tühi energiastse ning määrab juhtivuse. Arvutustes kasutatakse meetodeid nagu Hartree–Fock ja eriti tiheda funktsionaalsuse teooria (DFT), sageli planeaarsete lainefunktsioonide ja pseudopotentsiaalide abil.

Elektronistruktuur moodustab aluse keemiliste sidemete olemusele, spektroskoopiale, magnetismile ja materjalide omadustele, võimaldades prognoosida aatomite ja ühendite käitumist erinevates tingimustes.