Связь теория квантовая

Как образование ковалентной связи описывается квантово-механической теорией строения атома Почему перекрывание электронных облаков приводит к образованию химической связи Что удерживает ядра на расстоянии длины связи [c.126]

Основы квантовой механики атома. Соотношение де Бройля. Уравнение Шредингера. Химические процессы сводятся к превращению молекул, т. е. к возникновению. и разрушению связей между атомами. Поэтому важнейшей проблемой химии всегда была и остается проблема химического взаимодействия, тесно связанная со строением и свойствами веществ. Современная научная трактовка вопросов химического строения и природы химической связи дается квантовой механикой — теорией движения и взаимодействия микрочастиц (электронов, ядер и т. д.). [c.8]

Все предложенные объяснения закономерностей в изменении силы кислот, собранные в табл. 11, учитывают количество эквивалентных атомов кислорода в анионе кислоты, которое повышается от одного для очень слабых кислот Х(ОН)ш до четырех для очень сильных — ХОз(ОН)тп. Отрицательный заряд аниона будет равномерно распределен между этими атомами кислорода. Были высказаны различные точки зрения на то, почему распределение заряда стабилизует ион и, следовательно, усиливает кислоту. Одно из объяснений основано на электростатической модели. Оно исходит из того, что электростатическая энергия заряженной системы тем меньше, чем больше ее объем. Другой подход базируется на квантовой теории и объясняет стабилизацию либо резонансом или мезомерией нескольких структур иона, либо (что то же самое) понижением энергии молекулярной орбитали за счет делокализации электронов по нескольким связям. Хотя квантовый подход должен быть более фундаментальным, однако оценить его пригодность для обсуждаемой проблемы довольно трудно, так как применение этого подхода зависит отточки зрения на природу связей X— О в молекуле кислоты и в анионе. Например, процесс диссоциации хлористой кислоты можно представить следующими двумя схемами [c.118]

Современная теория химической связи, теория строения молекул и кристаллов базируется на квантовой механике молекулы как й атомы, построены из ядер и электронов, и теория химической связи должна учитывать корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц. До применения методов квантовой механики к химии не удавалось создать непротиворечивую теорию химической связи. Ее фундамент был заложен в 1927 г. Гейтлером и Лондоном. Выполнив на основе квантовой механики расчет свойств молекулы водорода, они показали, что природа химической связи электрическая, никаких особых сил химического взаимодействия помимо электрических не существует. Действующие в молекуле между ядрами и электронами гравитационные и магнитные силы пренебрежимо малы по сравнению с электрическими. [c.51]

Постулаты Бора. В основе теории Бора лежат два постулата, выходящие за рамки классической физики. Согласно первому постулату атом не излучает энергию и является устойчивым лишь в некоторых стационарных (неизменных во времени) состояниях, соответствующих дискретному (прерывному) ряду возможных значений энергии Ех, г, з--- Любое изменение энергии связано с квантовым (скачкообразным) переходом из одного состояния в другое. Согласно второму постулату при переходе из одного стационарного состояния с энергией г в другое с энергией Еь атом испускает или поглощает свет определенной частоты в виде кванта излучения (фотона) /IV. Причем [c.44]

Вальтер Гейтлер (род. в 1904 г.) немецкий физик, известен своими работами по теории химической связи, последнее время работал в области квантовой теории излучения и космических лучей. Фриц Лондон (1900 1954) — немецкий физик, автор ряда фундаментальных работ по теории химической связи, теории межмолекулярных сил и сверхпроводимости. Ф. Лондону принадлежит идея спин-валентности. [c.100]

Существует достоверное соответствие между первичными концепциями, лежащими в основе понятия молекулярной структуры, и топологическими элементами молекулярного зарядового распределения. Такое соответствие приводит к теории молекулярной структуры, основанной на свойствах зарядового распределения — свойстве молекулярной системы, определяемом экспериментально. Теория связана с квантовой механикой она показывает, что атомы, определяемые с помощью такого соответствия, представляют собой класс открытых квантовых подсистем с однозначным набором свойств, определяемых с помощью вариационного метода. Ранее был дан обзор как топологических [1], так и квантовомеханических [2] аспектов теории. Настоящая статья является обзором топологического анализа плотности заряда, приводящего к теории структуры и структурной устойчивости молекулярных систем . [c.56]

Мы лишь вкратце покажем, как эта теория связана с квантовой механикой и как такая связь позволяет дать определение средних значений атомных свойств. Атом является открытой квантовой системой, допускающей обмен зарядом и импульсом с соседними атомами. Такие системы можно описать, распространив вариацию квантовых интегралов действия на открытую систему. Следствием определения атома как объединения аттрактора и его бассейна является то, что атом ограничен поверхностью S(r), поток Vp(r, X) через которую локально равен нулю [c.63]

Детальная количественная теория ковалентной связи была разработана после создания теории квантовой механики в 1925 г. В последние годы благодаря экспериментальным исследованиям строения молекул и кристаллов, а также в результате теоретических исследований были достигнуты крупные успехи, способствующие пониманию валентности и природы химических соединений. Теория резонанса была разработана примерно к 1930 г. [c.199]

Новый этап в развитии физической химии, охватывающий четыре последних десятилетия, характеризуется установлением связи между макроскопическими характеристиками процесса и их микроскопической основой. Конкретным результатом этой связи является создание более совершенных методов исследования — статистических и квантово-механических. Применение этих методов привело не только к дальнейшему расширению и углублению основных положений физической химии, но и к созданию ряда новых ее разделов, важнейшими из которых являются статистическая термодинамика, теория атомной и молекулярной спектроскопии, теория химической связи, теория цепных реакций, теория гетерогенного катализа и др. На основе законов современной физической химии можно предвидеть не только конечный результат физико-химического процесса, но и скорость, с которой может быть достигнут этот результат. В этом состоит огромное практическое значение физической химии. [c.7]

В классической теории химического строения с/ и Vq могут быть только положительными целыми числами, в частности, кратность связи может принимать только значения 1, 2, 3..., поэтому V тоже всегда целое положительное число. Если ввести квантово-механические аналоги числа химических связей, образуемых данным атомом (ядром) в химической частице, и кратности этих связей, как указано в предшествующем параграфе, то, по-видимому, единственным путем введения квантово-механического аналога классического понятия числа валентности является использование формулы (87), в которой V и 9 определены как квантово-механические аналоги числа связей, образуемых данным атомом в частице, и кратности этих связей. Тогда квантово-механический аналог числа валентности (обозначим его V) будет выражаться формулой, внешне совпадающей с (87), [c.136]

Спектральные и оптические исследования являются важнейшими способами изучения энергетического строения вещества в газообразном, жидком или твердом состояниях. Их развитие в значительной мере обусловливает общее развитие теории квантовых процессов и взаимодействие вещества со светом и другими излучениями. В результате спектральных исследований кристаллов, играющих важную роль в науке, технике и промышленности, можно определить строение составляющих их частиц, а также судить о связях между этими частицами в кристаллах разных типов. Именно этими факторами определяются свойства кристаллов и возможности использования их в тех или иных целях. Существенно поэтому иметь наиболее полную картину спектральных особенностей кристаллов ряда важных химических соединений. [c.5]

Монография посвящена современной физике кристаллической решетки. Дан детальный анализ классической и квантовой динамики идеального кристалла. Наряду с традиционными вопросами (спектр колебаний, представление о газе фононов и др.) изложены проблемы, мало освещенные в монографической литературе (колебания слоистых кристаллов, второй звук в кристаллах, теория квантовых кристаллов). Исследованы многообразные дефекты кристаллической решетки, дана их современная классификация. Описаны динамика и кинетика реального кристалла. Рассмотрена связь кинетики системы точечных дефектов и дислокаций с пластичностью кристаллов. [c.2]

Как мы уже говорили, макроскопический подход к исследованию химической энергии вполне удовлетворителен при решении большинства практических задач сегодняшнего дня. Однако для полного и глубокого изучения природы химических связей необходимо рассмотреть строение атома, поскольку именно от структурных особенностей атомов зависит, возникнет ли при их столкновении притяжение или будут преобладать силы отталкивания, и атомы разлетятся в неизмененном состоянии. Квантовая теория, изучающая строение атома, уже объяснила многие вопросы химической связи. Изложение квантовой теории выходит за рамки этой книги, поэтому мы ограничимся лишь несколькими замечаниями. [c.50]

Ответ. Я не вижу связи теории Челинцева с квантовой механикой, на базе которой должна строиться современная теория химии. [c.307]

Тесная связь с физикой и математикой способствовала превращению химии из чисто описательной науки, только систематизирующей и классифицирующей вещества и их реакции, в объясняющую науку. Основываясь па электронных представлениях, применяя математические методы, она глубоко проникает в недра атомов и молекул. Теория квантовой механики, широко используемая в химии, способствовала рождению новой отрасли — квантовой химии. Именно ей, вооруженной точными математическими методами исследования, оказалось по силам проникнуть в сокровеннейшие механизмы межатомных и межмолекулярных взаимодействий. Лишь открытие закономерностей этих взаимодействий делает возможным целеустремленное проведение химических ре- [c.108]

В докладах рассматриваются фундаментальные вопросы теории органической химии — природа химической связи, применение квантово-химических методов к проблемам строения органических веществ, теория молекулярных перегруппировок и механизм реакций замещения у атома углерода. [c.4]

Основная часть химической (и физической) теории была разработана преимущественно в связи с экспериментальным изучением свойств газов. В данной главе рассмотрены некоторые из этих свойств, в частности их связь с общими теориями квантовой механики и статистической механики. [c.275]

Из замечательных успехов теории резонанса в органической химии можно назвать некоторые. Она объяснила загадочные свойства ароматических соединений — прочность бензольного кольца, направляющее действие заместителей, устойчивость ароматических свободных радикалов и т. д., показала связь между строением и способностью к реакциям непредельных соединений, карбонильных производных, карбоновых кислот, энолов, диазосоединений, качественно, а в некоторых случаях и количественно объяснила связь между строением и окраской. В настоящее время трудно найти такую область органической химии, на которую еще не оказала влияния теория квантового резонанса. Можно согласиться с мнением некоторых авторов, считающих, что представление [c.9]

Представление о квантово-механическом резонансе в изолированной ковалентной связи молекулы водорода в начале тридцатых годов было перенесено Паулингом и другими авторами на сложные органические и неорганические соединения, содержащие двойные и тройные связи, необобщенные электронные пары и ионные заряды. Используя понятие о резонансе в сложных молекулах и о его стабилизирующем действии, удалось, по крайней мере качественно, объяснить непонятные ранее свойства непредельных й ароматических соединений. Теория квантово-механического резонанса в сложных молекулах имеет много общего с представлениями [c.24]

Металлическая связь в твердых телах осуществляется свободными или коллективизированными валентными электронами, принадлежащими всей кристаллической решетке в целом. Природа металлической связи раскрывается квантовой теорией твердого тела, изложению которой посвящено большое число изданий [3—7]. [c.12]

Современная научная трактовка вопросов химического строения и природы химической связи дается квантовой механикой — теорией движения и взаимодействия микрочастиц (электронов, ядер и т. д.). [c.7]

Образование, строение и свойства комплексных соединений можно объяснить на основании одного из следующих теоретических подходов теории валентных связей, теории кристаллического поля, теории молекулярных орбит. Каждая из них основывается на представлениях квантовой химии. При рассмотрении связеобразования, чтобы избежать математических трудностей, связанных с поиском точного описания движения электрона в [c.247]

Разработка структурных теорий твердого тела. Проблемой но мер 1 структурной химии применительно к неорганическим соединениям является разработка структурных теорий твердого тела. Эти теории уже сейчас начинают создаваться на принципиально иной основе по сравнению со структурными теориями органических соединений. Последние базируются на представлениях о молекулах как замкнутых системах с сильными локализованными межатомными связями, на представлениях о взаимном влиянии атомов, которое изменяет в некоторых — в общем незначительных — пределах энергию попарных межатомных связей. Даже квантово-механические теории строения органических молекул с их основным понятием неразличимости обобщенных электронов приходят к необходимости устанавливать ква1ггово-меха нические аналоги классическим поня- [c.98]

Разработана теория молекулярной структуры, показывающая, что понятия атомов и связей могут быть строго определены исходя из топологических свойств распределения заряда в молекулярной системе, которое можно определить на основании экспериментальных данных. Как следствие этих определений в свою очередь получено определение структуры и сформулирована предсказательная теория структурной устойчивости. Эта теория связана с квантовой механикой она показывает, что определенные таким образом атомы представляют собой класс открытых квантовых подсистем с однозначным набором свойств, определяемых вариационным методом. Определение структуры связывает данную структуру с открытой окрестностью наиболее вероятной ядерной геометрии и устраняет необходимость прибегать к приближению Борна — Оппенгей-мера для подтверждения или объяснения структуры молекулярной системы. Определяя все возможные структуры для данной системы, теория показывает, что изменение структуры должно быть резким и скачкообразным процессом, который можно описать в рамках математической теории динамических систем и их устойчивостей. [c.54]

Феноменологические теории явлений, протекающих на поверхностях, должны исходить из основных представлений об элементарных процессах на поверхности твердой фазы. Так как для решения проблем катализа весьма важны прежде всего те явления, которые связаны со значительными энергетическими эффектами, то необходимо теорию соответствующих явлений выработать па основе квантово-механического рассмотрения химической связи. Целью квантово-механического изучения поверхностных состояний и хемосо-рбции является прежде всего разработка общей теории, которая не была бы связана с лишними ограничивающими предположениями. В таком случае можно считать представления об элементарных процессах хорошо обоснованными. Второй целью является постепенная разработка такого расчетного метода, при помощи которого можно было бы в будущем проводить расчет некоторых простых случаев. [c.34]

Развиваемые здесь соображения о механизме вязкости жидкостей по существу связаны с квантовой теорией в той примитивной форме, в какой она была впервые указана Планком. Поэтому имеется некоторое основание при--менить наши результаты в области очень низких температур, приближающихся к температуре абсолютного нуля. Это особенно интересно в связи с побледними опытами П. Л. Капицы по измерению вязкости жидкого ге--лин-И. Оказалось, что эта жидкость совсем не имеет вязкости или во всяком случае вязкость ее чрезвычайно ма а. [c.42]

Как некий результат синтеза квантовых и классических представлений эта теория появилась относительно недавно, в середине 30-х годов, когда были опубликованы работы Эйринга, Поляни и Эвенса, развивших метод переходного состояния [69—72]. Последний в известной степени был подготовлен более ранними работами этих же и других авторов, в том числе работами по кинетике и механизму каталитических реакций [73— 76]. Уже одно это указывает на связи теории активного комплекса с теорией катализа. В особенности показателен переход Поляни от высказанной ил1 гипотезы, объясняющей гетерогенно- [c.313]

Концепция ароматичности, н в первую очередь, ароматического секстета электронов, была развита для то-го, чтобы отразить некоторые аспекты химического поведения определенного класса молекул, в особенности относящиеся к их реакционной способности. На язык электронных представлений она была впервые переведена в теориях химии ароматических молекул, развитых Ингольдом [1] и Робинсоном [2]. Позднее, около 1930 г., Хюккелем, Полингом и другими было показано соответствие этих теорий квантово-физическим представлениям об электронах. С тех пор, и все в большей степени, ароматичность ассоциировалась одновременно с физическими свойствами молекул (термохимической энергией резонанса, диамагнитной восприимчивостью) и с типично химическими свойствами, связанными с реакциями и реакционной способностью. Кроме того, теоретически предсказанная связь между делокализацией тс-электронов и ароматическими свойствами привела к осознанию того, что ароматичность можно ожидать во всех случаях, когда условия стереохимии, наличие пригодных для использования орбит и число электронов делают возможной делокализацию электронов в циклической системе. С этой точки зрения важен не тип атомов, участвующих в делокализованной системе, а тип орбит. Можно рассматривать 1,3, 5-триазин и боразол (ВзНзНб) как вещества, имеющие качественно тот же ароматический характер, что и бензол, хотя и слабо проявляющийся. Дальнейшее расширение понятия приводит к тому, что трополон (I) [3] можно рассматривать как ароматическую систему, а циклопентадиенильные кольца в ферроцене (И) как обладающие ароматичностью в результате образования комплекса. [c.31]

За исключением гл. V, в которой учитывалась конечность массы протона в связи с теорией атома водорода, мы повсюду рассматривали ядро как неподвижный центр кулоноЕых сил, полностью характеризующийся атомным номером Z. В этой главе мы рассмотрим влияние ядра на структуру спектра атома. Тот факт, что этот вопрос мог быть опущен, указывает, что соответствующие эффекты малы. Несмотря на это, они весьма важны и являются орудием изучения атомных ядер. Наиболее очевидным вопросом, подлежащим рассмотрению, является учет конечности массы ядра, вследствие которой ядро должно обладать некоторой кинетической энергией. Влияние конечности массы ядра на уровни энергии атома рассматривается в разделе 1. Но более интересным является тот факт, что некоторые спектры показывают расщепление линий более тонкое, чем обычная мультиплетная структура (в области от 0,1 до 1,0 см- ). Это расщепление известно как сверхтонкая структура линий и, следуя Паули, может быть связано с квантовыми числами, характеризующими ту степень свободы, которая отвечает спину ядра. [c.398]

Противоположная точка зрения теория резонанса тесно связана С квантовой механикой отбросив теорию резонанса, надо отбросить и жвантовую механику. [c.246]

В соответствии с таким пониманием сопряжения связей современная квантово-химическая теория ставит перед собой задачу сравнительного рассмотрения молекул с сопряженными связями. Постаиовка вопроса в квантовой химии в некоторых отношениях отлична от постановки вопроса в квантовой физике. Одной из иринципиально ван 1ых задач теоретической физики, в частности — 1 вантовой физики, является теоретическое вычисление абсолютных значений констант, характеризующих изучаемые явления или вещества. В квантовой химии сложных молекул эти задачи отодвигаются на второй илан. Химика не интересует, какая энергия выделяется при образовании молекулы бензола из электроно и оголенных ядер, но химику необходимо знать, почему бензол ведет себя отлично от этилена, чем объясняется различие свойств бензола и нафталина, почему ведут себя различно а- и -атомы в нафталине и т. д. [c.381]

Электронная теория в органической химии представляет собой содержание специального курса, который автор читал в Харьковском и Киевском университетах. На иностранных языках, в особенности на английском, по электронной теории в органической химии и по приложениям к органической химии теории квантового резонанса имеется значительное число монографий. На русском языке изданий такого рода нет. Книга Хантера (Электронная теория в химии, ОНТИ, 1936) устарела, вышедшая уже во время печатания настоящего обзора большая монография Я. К. Сыркина и М. Е. Дяткиной Химическая связь и строение молекул, Госхимиздат, 1946) посвящена общим вопросам теории химической связи и только отчасти ее приложениям к органической химии. [c.4]

Как известно, в теории Дж. Льюиса, исходным положением которой слунлил постулат об электронной паре как фундаментальной единице химической связи, ненасыщенность связывалась с подвижностью и менее полным и несомненным, чем в простой связи , спариванием второй и третьей пар электронов в этиленовой и ацетиленовой связях [208, стр. 96]. Льюис,— по словам К. Ин-голда,— установил материальную основу ковалентной связи. Однако он не мог вскрыть характер действующих сил, так как их природа не была еще известна в классической физике их открытие явилось одним из достижений квантовой механики [209, стр. 16]. С помощью представления о гибридизации и о а- и я-связях в квантовой химии развивалось и обосновывалось положение классической структурной теории о качественном различии связей в сложной двойной и тройной связях. [c.57]

Ясно, что в области температур, где Не находится в состоянии II или близок к А,-точ-ке (рис. 41), сравнение отдельных изотермических значений теплоемкости изотопов гелия не характеризует зависимости ее от массы атомов. В данном случае резкое различие свойств этих веществ в основном объясняется различием спинов Не и Не. Как известно, легкий изотоп имеет спин 1/2 и подчиняется статистике Ферми — Дирака, а тяжелый имеет спин О и описывается статистикой Бозе — Эйнштейна. В связи с этим Не и Не при температурах жидкого гелия ведут себя различно. Расчет Ср (Не ) для этих температур выше 0,1° К, исходя из теории квантовой жидкости, дает хорошее совпадение с опытом [616—618]. [c.168]

В разд. 11,4.1—11,4.3 было показано, что спектр колебаний решетки можно рассчитать и объяснить при помощи уравнений классической механики. Однако объяснить связь между колебаниями решетки и теплоемкостью можно только на основе теории квантовой механики. Если при этом исходить из гармонического приближения, то оказывается, что и квантовая механика сталкивается с определенными трудностями. Они заключаются в том, что решение так называемой задачи многих тел становится всегда чрезвычайно сложной, когда взаимодействие частиц перестает описываться соотношением (II. 100). Большой успех в этой области был достигнут в последние двадцать лет при применении метода, который был вначале предложен Дираком и Ерданом (в 1927 г.) для квантования электромагнитных полей и впоследствии более детально развит в физике элементарных частиц. Этот метод называется методом вторичного квантования, или методом квантования поля, и с ним связан так называемый метод граф Феймана и Дайсона. Поскольку этот метод имеет большое значение для ангармонической теории теплоемкости твердых тел, кратко рассмотрим его сущность. [c.117]

Из вопросов, решение которых связано с квантовой теорией теплое.мкости, следует отметить оценку влияния анизотропного строения вещества на его теплое.мкость. Теория теплоемкости веществ, имеющих слоистую или цепочечную структуру, была впервые предложена Тарасовым [38]. Он использовал для вычисления зависимости теплоемкости от температуры тот же прием, который применяется в теории Дебая, но учел различие межатомных взаимодействий в раз1ных направлениях. В случае слоистых веществ межатомные взаимодействия в слоях сильны, но они сравнительно слабы между слоями для веществ, имеющих цепочечную структуру, сильными являются межатомные взаимодействия в цепочках, но слабы взаи.модействия между отдельными цепочками. Из формул, полученных Тарасовым, следует, что при низких температурах теплоемкость слоистых веществ (которые в пределе можно рассматривать как двухмерный континуум) должна быть пропорциональна квадрату абсолютной температуры, а теплоемкость вешеств, молекл лы которых представляют собой длинные цепи (одномерный континуум)—абсолютной температуре в первой с т е п е н и. Если принять межатомные взаимодействия во всех трех каправлениях равными, то формулы Тарасова, как и следует ожидать, переходят в формулу Дебая (89). [c.269]