 THE MODULE This activity was desi

 THE MODULE
This activity was designed as a laboratory investigation or out-of-class activity to supplement lecture material on molecular orbital theory. In particular, this module was created to help students visualize sigma and pi overlap of atomic orbitals to form molecular orbitals and to understand how atomic orbitals combine to form bonding, antibonding, and nonbonding molecular orbitals. In the module activity (included inSupporting Information), students investigated bonding in small diatomics (H2, N2, NO) and CO32−. The concepts of bond order and spin multiplicity were introduced. Learners were guided through the creation of molecular orbital energy diagrams and were coached in the use of these diagrams to describe bonding in these small systems.The module consists of four instructional components designed to teach students how to use computational chemistry
to investigate bonding in small molecules and present the results in terms of molecular orbital diagrams. Component 1 is a prelaboratory assignment in valence bond theory. Component2 provides background information with an introduction to computational chemistry and molecular orbital theory. Molecular orbital diagrams of H2 and Be2 are discussed. Shortcomings of valence bond theory are presented. The concepts of bond order, LCAO (linear combination of atomic orbitals), bonding and antibonding combinations, geometry optimizations and the harmonic oscillator approximation are introduced. In module component 3, students explore bonding in diatomics using GAMESS6 for geometry optimizations and extended Hückel7 calculations to visualize renditions of the molecular orbitals and create molecular orbital diagrams. To minimize computational expense, computations are performed at the Hartree-Fock level of theory using the default 3-21G basis set. Students are introduced to closed versus open shell calculations and spin multiplicity when they compare the
optimization results for neutral H2 versus anionic H2– and neutral N2 versus anionic N2−. A dramatic visualization is the bond lengthening when electrons were added to antibonding orbitals and taken away from bonding orbitals. Students are able to see the bond length grow when an extra electron is added to the N2 molecule and associate this effect with the addition of an electron into an antibonding orbital. Students are able to visualize and manipulate 3D models of σ, σ*, π, π* type molecular orbitals. Students built the NO molecule and were asked to compute its bond order. Students saw how molecular orbital theory better handles such a molecule versus valence bond theory. As Figure 1 shows, students are able to compare and contrast the molecular orbitals of homonuclear diatomics (N2) versus heteronuclear diatomics (CO). These images led to discussions about why the orbitals are not symmetrical in the case of CO. Students are able to call on previous knowledge of
electronegativity to understand these concepts that cannot be represented in valence bond theory. Component 4 moves beyond diatomics to bonding in the carbonate ion. Students visualize π-type and σ-type molecular orbitals formed from linear combinations of atomic orbitals from all four atomic centers. Striking visualizations helped students understand the power of molecular orbital theory to handle more complex molecules where valence bond theory requires resonance structures to discuss bonding in CO32−.After completing the four instructional components, students conducted independent investigations of the bonding in CO, NH3, and H2O. Examples of the renditions of molecular orbitals generated by students using this module are shown in Figure 1. The different colors represent the signs of the molecular orbital.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

โม
กิจกรรมนี้ถูกออกแบบมาเป็นห้องปฏิบัติการตรวจสอบหรือเช็คระดับกิจกรรมเสริมเนื้อหาบรรยายบนทฤษฎีโมเลกุลของวงโคจร สร้างโมดูลนี้จะช่วยให้นักเรียนเห็นภาพซิก และปี่ทับซ้อนของ orbitals อะตอมเพื่อ orbitals โมเลกุล และเข้าใจ orbitals อะตอมวิธีรวมแบบฟอร์มงาน antibonding โดยเฉพาะ และโมเลกุล orbitals nonbonding ในกิจกรรมที่โมดูล (รวมข้อมูล inSupporting), นักเรียนตรวจสอบงานในขนาดเล็ก diatomics (H2, N2 ไม่มี) และ CO32− มีนำแนวคิดของพันธบัตรใบสั่งและหมุนมากมายหลายหลาก นักเรียนได้แนะนำผ่านการสร้างไดอะแกรมของวงโคจรพลังงานโมเลกุล และได้รับการฝึกในการใช้ไดอะแกรมเหล่านี้เพื่ออธิบายงานในระบบขนาดเล็กเหล่านี้โมดูลประกอบด้วยสี่ส่วนประกอบสอนออกแบบสอนวิธีการใช้เคมีเชิงคำนวณนักเรียน
ติดยึดในโมเลกุลขนาดเล็ก และแสดงผลลัพธ์ในรูปแบบของไดอะแกรมโมเลกุลของวงโคจร ส่วนประกอบ 1 มีการกำหนด prelaboratory ทฤษฎีพันธะเวเลนซ์ Component2 ให้ข้อมูลพื้นหลังบทเคมีเชิงคำนวณและทฤษฎีโมเลกุลของวงโคจร ไดอะแกรมของวงโคจรระดับโมเลกุลของ H2 และ Be2 มีกล่าวถึง มีแสดงของทฤษฎีพันธะเวเลนซ์ แนวคิดของพันธะ LCAO (ผลรวมเชิงเส้นของ orbitals อะตอม), นำชุดยึด และ antibonding เพิ่มประสิทธิภาพเรขาคณิต และประมาณ oscillator ที่มีค่า ในส่วนโมดูล 3 นักสำรวจงานใน diatomics ใช้ GAMESS6 สำหรับเพิ่มประสิทธิภาพรูปทรงเรขาคณิตและการคำนวณ Hückel7 ขยายจะเห็นภาพแสดง orbitals โมเลกุล และสร้างโมเลกุลของวงโคจร เพื่อลดค่าใช้จ่ายคำนวณ ประมวลผลจะดำเนินการที่ใช้ชุดพื้นฐาน 3-21G เริ่มต้นทฤษฎีระดับ Hartree-Fock นักเรียนจะนำไปปิดกับเปิดเปลือกคำนวณ และหมุนมากมายหลายหลากเมื่อเปรียบเทียบการ
ผลเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับ H2 กลางเทียบกับย้อม H2 – และ N2 กลางเทียบกับ N2− ย้อม เพลงละครคือ ตราสารหนี้ยาวของเมื่ออิเล็กตรอน antibonding orbitals เพิ่ม และเอาออกไปจากการติดยึดการ orbitals นักเรียนจะสามารถเห็นความยาวพันธะเติบโตเมื่ออิเล็กตรอนเสริมเพิ่มโมเลกุล N2 และเชื่อมโยงผลนี้แห่งอิเล็กตรอนลงในออร์บิทัลมี antibonding นักเรียนจะสามารถเห็นภาพ และจัดการรูปแบบ 3D ของσ σ * π Π * พิมพ์ orbitals โมเลกุล นักเรียนสร้างโมเลกุลไม่มี และถูกต้องคำนวณของพันธะ นักเรียนเห็นออร์บิทัลโมเลกุลวิธีทฤษฎีดีจัดการโมเลกุลเช่นการเทียบกับทฤษฎีพันธะเวเลนซ์ ตามรูปที่ 1 แสดง นักเรียนจะสามารถเปรียบเทียบ และเปรียบต่าง orbitals โมเลกุลของ diatomics homonuclear (N2) เมื่อเทียบกับ heteronuclear diatomics (CO) ภาพเหล่านี้นำไปสู่การสนทนาเกี่ยวกับเหตุการ orbitals ไม่สมมาตรในกรณีนักเรียน CO. จะสามารถเรียกความรู้ก่อนหน้านี้ของ
electronegativity เข้าใจแนวคิดเหล่านี้ไม่สามารถแสดงในทฤษฎีพันธะเวเลนซ์ ส่วนประกอบ 4 ย้ายเกิน diatomics ไปติดยึดในไอออนคาร์บอเนต นักเรียนเห็นภาพชนิดπและσชนิดโมเลกุล orbitals เกิดขึ้นจากการรวมเชิงเส้นของ orbitals อะตอมจากศูนย์กลางอะตอมสี่ทั้งหมด เพลงโดดเด่นช่วยให้นักเรียนเข้าใจพลังของทฤษฎีโมเลกุลของวงโคจรเพื่อจัดการโมเลกุลซับซ้อนที่ทฤษฎีพันธะเวเลนซ์ต้องการโครงสร้างการสั่นพ้องเพื่อหารือเกี่ยวกับงานในการดำเนินการจัดการเรียนการสอนประกอบสี่ CO32−.After นักเรียนดำเนินการสอบสวนอิสระของงาน ใน CO, NH3, H2O ตัวอย่างของจาน orbitals โมเลกุลที่สร้างขึ้น โดยนักเรียนที่ใช้โมดูลนี้จะแสดงในรูปที่ 1 สีต่าง ๆ แสดงถึงสัญญาณของออร์บิทัลโมเลกุล

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

โมดูล
กิจกรรมนี้ได้รับการออกแบบเป็นตรวจทางห้องปฏิบัติการหรือออกจากชั้นเรียนกิจกรรมเพื่อเสริมวัสดุการบรรยายเกี่ยวกับทฤษฎีการโคจรของโมเลกุล โดยเฉพาะอย่างยิ่งโมดูลนี้ถูกสร้างขึ้นเพื่อช่วยให้นักเรียนเห็นภาพซิกและปี่ที่ทับซ้อนกันของออร์บิทัอะตอมในรูปแบบโมเลกุล orbitals และเข้าใจวิธีปรมาณู orbitals รวมถึงรูปแบบพันธะ antibonding และโมเลกุล orbitals nonbonding ในกิจกรรมโมดูล (รวมข้อมูล inSupporting) นักเรียนตรวจสอบพันธะใน diatomics ขนาดเล็ก (H2, N2, NO) และ CO32- แนวความคิดของการสั่งซื้อพันธบัตรและสปินหลายหลากได้รับการแนะนำ ผู้เรียนได้รับการแนะนำผ่านการสร้างแผนภาพพลังงานโคจรโมเลกุลและเป็นโค้ชในการใช้แผนภาพเหล่านี้เพื่ออธิบายพันธะในโมดูล systems.The ขนาดเล็กเหล่านี้ประกอบด้วยสี่องค์ประกอบการเรียนการสอนการออกแบบมาเพื่อสอนนักเรียนวิธีการใช้สารเคมีในการคำนวณ
เพื่อตรวจสอบพันธะในโมเลกุลขนาดเล็ก และนำเสนอผลในแง่ของแผนภาพโคจรโมเลกุล ส่วนที่ 1 คือการกำหนด prelaboratory ในทฤษฎีจุบอนด์ Component2 ให้ข้อมูลพื้นหลังที่มีความรู้เบื้องต้นในการคำนวณทางเคมีและทฤษฎีการโคจรของโมเลกุล แผนภาพโคจรโมเลกุลของ H2 และ Be2 จะกล่าวถึง ข้อบกพร่องของจุบอนด์ทฤษฎีที่นำเสนอ แนวคิดของคำสั่งพันธบัตร LCAO (รวมเชิงเส้นของออร์บิทัอะตอม) พันธะและ antibonding รวมการเพิ่มประสิทธิภาพเรขาคณิตและประมาณ oscillator ประสานได้ถูกนำเสนอ ในส่วนโมดูล 3 นักเรียนสำรวจพันธะใน diatomics ใช้ GAMESS6 สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพเรขาคณิตและขยายการคำนวณHückel7ที่จะเห็นภาพซ้ำของโมเลกุล orbitals และสร้างแผนภาพโคจรโมเลกุล เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการคำนวณการคำนวณจะดำเนินการในระดับ Hartree-Fock ของทฤษฎีการใช้ค่าเริ่มต้น 3-21G ชุดพื้นฐาน นักเรียนได้รับการแนะนำให้รู้จักกับที่ปิดเมื่อเทียบกับการคำนวณเปลือกเปิดและหมุนหลายหลากเมื่อพวกเขาเปรียบเทียบ
ผลการเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับเป็นกลาง H2 เมื่อเทียบกับ H2- ประจุลบและเป็นกลางเมื่อเทียบกับ N2 N2- ประจุลบ การสร้างภาพที่น่าทึ่งก็คือความยาวของพันธบัตรเมื่ออิเล็กตรอนถูกเพิ่มเข้าไปในออร์บิทั antibonding และถูกนำตัวออกไปจากออร์บิทัพันธะ นักเรียนสามารถดูระยะเวลาในตราสารหนี้เพิ่มขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนพิเศษจะถูกเพิ่มในโมเลกุล N2 และเชื่อมโยงผลกระทบกับการเพิ่มของอิเล็กตรอนนี้ใน antibonding โคจร นักเรียนจะสามารถที่จะเห็นภาพและจัดการแบบจำลอง 3 มิติของσ, σ *, π, π * หมวดโมเลกุล orbitals นักเรียนสร้างโมเลกุล NO และถูกถามในการคำนวณเพื่อพันธบัตรของ นักเรียนเห็นว่าโมเลกุลทฤษฎีโคจรจับที่ดีขึ้นดังกล่าวเมื่อเทียบกับโมเลกุลจุบอนด์ทฤษฎี เป็นรูปที่ 1 แสดงให้เห็นว่านักเรียนจะสามารถเปรียบเทียบและความคมชัดของโมเลกุล orbitals diatomics homonuclear (N2) เมื่อเทียบกับ diatomics วิวิธพันธ์ (CO) ภาพเหล่านี้จะนำไปสู่การอภิปรายเกี่ยวกับสาเหตุ orbitals ไม่สมมาตรในกรณีของ CO. นักเรียนมีความสามารถที่จะเรียกร้องให้ความรู้ก่อนหน้านี้ของ
อิเล็กที่จะเข้าใจแนวคิดเหล่านี้ที่ไม่สามารถเป็นตัวแทนในการจุบอนด์ทฤษฎี องค์ประกอบที่ 4 ย้ายเกิน diatomics ไปในพันธะไอออนคาร์บอเนต นักเรียนเห็นภาพπชนิดและσประเภทออร์บิทัโมเลกุลที่เกิดขึ้นจากการรวมเชิงเส้นของออร์บิทัอะตอมจากทั้งสี่ศูนย์อะตอม การแสดงภาพที่โดดเด่นช่วยให้นักเรียนเข้าใจการใช้พลังงานของโมเลกุลทฤษฎีวงที่จะจัดการกับโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นที่จุบอนด์ทฤษฎีต้องมีโครงสร้างเรโซแนนเพื่อหารือเกี่ยวกับพันธะใน CO32-หลังจากจบสี่ส่วนการเรียนการสอนนักเรียนดำเนินการตรวจสอบที่เป็นอิสระของพันธะใน CO, NH3 และ H2O ตัวอย่างของการซ้ำของโมเลกุล orbitals สร้างขึ้นโดยนักเรียนโดยใช้โมดูลนี้จะแสดงในรูปที่ 1 สีที่แตกต่างเป็นตัวแทนของสัญญาณของโมเลกุลโคจร

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

โมดูล
กิจกรรมนี้ถูกออกแบบมาเป็นการชันสูตรทางห้องปฏิบัติการหรือออกจากกิจกรรมชั้นเรียนเพื่อเสริมการบรรยายวัสดุในทฤษฎีออร์บิทัลโมเลกุล โดยเฉพาะโมดูลนี้ ถูกสร้างขึ้นเพื่อช่วยให้นักเรียนเห็นภาพทับซ้อนของออร์บิทัลเชิงอะตอม Sigma และ PI แบบฟอร์มออร์บิทัลเชิงโมเลกุลและเข้าใจออร์บิทัลเชิงอะตอมรวมกับแบบฟอร์มการ antibonding , ,nonbonding ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลและ . ในโมดูลกิจกรรม ( รวมอยู่ในการส่งเสริมข้อมูล ) , นักศึกษาสืบสวนต่อ diatomics ขนาดเล็ก ( H2 N2 ไม่มี ) และ co32 − . แนวคิดของพันธบัตรและหมุนเพื่อมากมายได้ถูกนำมาผู้เรียนเป็นแนวทางโดยการสร้างแผนภาพพลังงานโมเลกุลโคจรและถูกฝึกในการใช้แผนภาพเหล่านี้จะอธิบายในการเชื่อมระบบเล็ก ๆเหล่านี้ โมดูลประกอบด้วยคอมโพเนนต์การสอน 4 ที่ออกแบบมาเพื่อสอนนักเรียนวิธีการใช้
เคมีคอมพิวเตอร์ศึกษาพันธะในโมเลกุลขนาดเล็กและนำเสนอผลในแง่ของโมเลกุลของวงโคจร แผนภาพองค์ประกอบที่ 1 คือ งาน prelaboratory ในทฤษฎีพันธะเวเลนซ์ . component2 ให้ข้อมูลพื้นหลังกับเคมีเบื้องต้นทฤษฎีออร์บิทัลโมเลกุลและการคำนวณ โมเลกุลของ H2 และแผนภาพของ be2 ได้ถูก จุดอ่อนของทฤษฎีพันธะเวเลนซ์จะนำเสนอ แนวคิดของพันธบัตรสั่ง lcao ( การรวมกันเชิงเส้นของออร์บิทัลเชิงอะตอม )เชื่อม และ antibonding ชุดการเพิ่มประสิทธิภาพเรขาคณิตและการประมาณการประสานกันเป็นแนะนำ ในโมดูลส่วนประกอบ 3 , นักเรียนสํารวจในการเชื่อม diatomics ใช้ gamess6 สำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพเรขาคณิตและขยายหู̈ ckel7 การคำนวณออร์บิทัลเชิงโมเลกุลของภาพแยกโมเลกุลของวงโคจรและสร้างแผนภาพ เพื่อลดรายจ่าย การคํานวณการคำนวณจะทำในระดับทฤษฎีฮาร์ทรี่กใช้ 3-21G เริ่มต้นพื้นฐานการตั้งค่า นักเรียนจะแนะนำให้ปิดเมื่อเทียบกับการคำนวณเปลือกเปิดและปั่นหลายหลากเมื่อเปรียบเทียบผลที่เป็นกลางและ H2
optimization ) และประจุลบประจุเป็นกลางกับ H2 N2 n2 − .มีการแสดงละครเป็นบอนด์ยาว เมื่ออิเล็กตรอนถูก antibonding วงโคจรและถ่ายห่างจากวงโคจร เชื่อม นักศึกษาสามารถดูความยาวพันธะเติบโตเมื่ออิเล็กตรอนพิเศษเพิ่มถึง 2 โมเลกุลและเชื่อมโยงผลนี้ด้วยการเพิ่มอิเล็กตรอนเป็น antibonding โคจร นักเรียนจะสามารถเห็นภาพและจัดการกับ 3D รุ่นσσπ * , , ,π * ประเภทออร์บิทัลเชิงโมเลกุล . นักเรียนสร้างไม่มีโมเลกุลและขอให้คำนวณเพื่อพันธบัตรของ ทฤษฎีออร์บิทัลโมเลกุล นักเรียนเห็นว่าดีกว่าจับเช่นโมเลกุลและทฤษฎีพันธะเวเลนซ์ . เป็นรูปที่ 1 แสดงให้เห็นว่า นักเรียนสามารถเปรียบเทียบและความคมชัดออร์บิทัลเชิงโมเลกุลของ homonuclear diatomics ( N2 ) เมื่อเทียบกับ heteronuclear diatomics ( CO )ภาพเหล่านี้นำไปสู่การอภิปรายเกี่ยวกับทำไมวงโคจรไม่เท่ากัน ในกรณีของนักศึกษา บริษัทสามารถเรียกความรู้เดิมของ
electronegativity เข้าใจแนวคิดเหล่านี้จะถูกแสดงในทฤษฎีพันธะเวเลนซ์ . องค์ประกอบที่ 4 ย้ายที่อยู่นอกเหนือ diatomics ที่จะเชื่อมในคาร์บอเนตไอออนนักเรียนเห็นπ - ชนิดและประเภทσ - ออร์บิทัลเชิงโมเลกุลที่เกิดขึ้นจากเส้นของออร์บิทัลเชิงอะตอมรวมกันทั้ง 4 ศูนย์ อะตอม ภาพที่โดดเด่นจะช่วยให้นักศึกษาเข้าใจพลังของทฤษฎีออร์บิทัลโมเลกุลกับโมเลกุลที่ซับซ้อนมากขึ้นที่ทฤษฎีพันธบัตรชนิดต้องใช้โครงสร้างเรโซแนนซ์เพื่อหารือในการเชื่อม co32 − หลังจากเสร็จสิ้นการสี่องค์ประกอบนักเรียนดำเนินการสืบสวนอิสระของพันธะใน Co , nh3 และ H2O . ตัวอย่างของการแยกของออร์บิทัลเชิงโมเลกุลที่สร้างขึ้นโดยนักเรียนที่ใช้โมดูลนี้จะแสดงในรูปที่ 1 สีต่าง ๆแสดงสัญญาณของโมเลกุล
โคจร