Обменные силы в квантовой механик

При выводе термодинамической вероятности все молекулы считались одинаковыми по своей природе, но все же допускалось, что существуют свойства, при помощи которых их можно отличить (перенумеровать и т. п.). Развитие квантовой механики выдвинуло принцип абсолютной тождественности микрочастиц, в силу которого частицы одной природы неразличимы. Поэтому обмен местами двух частиц, находящихся в разных ячейках фазового пространства, не приведет к новому микросостоянию системы. Следовательно, классический метод подсчета термодинамической вероятности здесь непригоден. [c.213]

При таком подходе мы не зачитываем того, что электроны, оказавшись вместе в определенной области пространства, в силу принципа неопределенности теряют свою индивидуальность, становятся неразличимыми и забывают , какому ядру они раньше принадлежали, ядра как бы обмениваются электронами. Для учета этого обстоятельства надо так изменить волновую функцию, чтобы она с равной вероятностью предусматривала бы для каждого электрона возможность находиться на атомной орбитали каждого атома, и тогда на нашей схеме мы можем обозначить электроны просто точками Н Н(,. Расчет энергии системы с такой волновой функцией дает кривую 3, которая уже гораздо ближе к экспериментальной. Полз ченный таким образом выигрыш в энергии называется в квантовой механике обменной энергией. Этот формальный термин не объясняет действительного происхождения энергетического эффекта, который, по существу, связан с тем, что оба электрона полз чают дополнительную возможность делокализации, а это повышает вероятность их нахождения и интерференционного взаимодействия в области связывания и понижает межэлектронное отталкивание. [c.53]

Тот же самый кулоновский интеграл может быть получен в предположении, что между атомами водорода не существует обмена электронов. Поэтому появляется основание полагать, что доля энергии, вносимая в энергию связи молекулы водорода вторым интегралом, т. е. интегралом Я1 п, связана с обменом электронов. Вследствие этого и сам интеграл назван обменным, а отвечающая ему энергия — обменной энергией. Тем не менее эти названия неудачны, так как создают впечатление, будто бы квантовая механика для объяснения взаимодействия ядер и электронов вводит новые, обменные силы, тогда как в действительности уравнение Шредингера учитывает только электростатическое взаимодействие. Трудности в понимании происхождения обменной энергии способствовали появлению гипотез, в которых привлекательность аналогий скрывала недостаточную обоснованность или даже произвольность самого построения. К таким гипотезам относится трактовка обменной энергии как резонансной энергии и связанное с ней представление [c.176]

Задача ими была решена приближенно, не особенно удачно, но никто по этому пути за ними пе пошел, и до сих пор во всех книгах и учебниках по квантовой механике всегда говорится, что существуют обменные силы особого квантово-механического происхождения, не известные классической механике. Эти силы не удовлетворяют требованию физической инвариантности, потому что достаточно простого преобразования координат и грамотной с механической точки зрения постановки задачи, чтобы они исчезли. [c.135]

Схемы (23) или (24) проливают некоторый свет на сложный и все еще неясный вопрос о природе ядерных сил. В 176 будет показано, что квантовая механика объясняет прочную связь протона с атомом водорода в ионе особыми силами неполярной связи, возникающими при колебании электрона между обоими протонами, т. е. процессом Н5= г р4-е— (обменные силы). По- [c.72]

Следует подчеркнуть здесь, что между кулоновской и обменной энергиями нет существенного различия. Полная энергия связи молекулы обусловлена электростатическими силами между электронами и ядрами. Классическая трактовка приводит только к кулоновским членам и поэтому, очевидно, является неполноценной. Рассмотрение же проблемы с позиций квантовой механики обусловливает появление дополнительных членов, учитывающих возможность обмена электронов между ядрами. Эти члены не выражают собой новых сил, но принимают во внимание те факторы, которые не предусматриваются классической электростатической теорией. [c.109]

Само тепловое движение молекул согласно квантовой механике обусловлено наличием электромагнитных сил в молекулах. Наличие этих сил приводит к тому, что никакие две молекулы газа не могут иметь абсолютно одинаковых свойств, что ни одна молекула не обладает такой же энергией, как любая другая молекула данной системы. Следовательно, сама природа теплообмена основана на движении частиц (молекул, атомов и др.), которые находятся в различных энергетических состояниях. Отсюда следует, что проблема теплообмена состоит в выяснении того, как происходит обмен энергией между частицами, т. е. выравнивание энергии. [c.7]

Квантовая механика силу как таковую, по существу, упразднила, заменив ее взаимодействием. Под взаимодействием теперь понимается обмен соответствующими частицами, которые получили наименование виртуальных. Виртуальные частицы существенно отличаются от обычных частиц, которые называются реальными. Их нельзя непосредственно наблюдать в эксперименте — такое наблюдение означало бы нарушение закона сохранения энергии... Однако виртуальные частицы нельзя понимать и как некие фикции...-—это. .. возможные (объективно возможные), еще не родившиеся частицы... [81, с. 81]. [c.83]

Происхождение ядерных сил не может считаться полностью выясненным, но по принятой в настоящее время точке зрения они носят обменный" характер. Как известно, под обменными силами в квантовой механике подразумеваются силы, возникающие при обмене взаимодействующих систем какой-либо частицей. Так, мы видели, что в электронной оболочке атомов значительную роль играют силы, связанные с обменом электронами. [c.585]

Следует подчеркнуть, что существенного различия между ку-лоновской и обменной энергиями нет. Полная энергия связи молекулы обусловлена электростатическими силами между электронами и ядрами. Классическая трактовка приводит только к ку-лоиовакому члену и поэтому, оч ввидно, неполноценна. Рассмотрение же проблемы с позиций квантовой механики обусловливает появление дополнительных членов, учитывающих возможность обмена электронов между ядрами. Эти члены не выражают новых сил, но принимают во внимание те факторы, которые не предусматриваются классической теорией. Например, есл водородная молекула представлена одной из двух структур Ях(1)Яв(2) или Яа(2)Яв(1), где индексы А и В соответствуют двум водородным ядрам, а (1) и (2) — электронам, то вычисленное значение энергии системы оказывается заниженным. Допуская, что эти две конфигурации являются одинаково возможными, достигается значительное уточнение в расчетах. [c.128]

Последовательная теория л1ежмолекулярных сил, правильно описывающая их новедепие как па близких, так и на далеких расстояниях, смогла быть построена только после создания квантовой механики, основные идеи которой были сформулированы в период 1925—1927 гг. (Гайзенберг, Шредингер, Бор, Борн, Дирак, Паули). Уже в 1927 г. Гайтлером и Лондоном [9] был проведен квантовомеханический расчет потенциальной кривой для простейшей системы — двух атомов водорода. Расчет Гайтлера — Лондона заложил основы квантовой теории валентности. Из полученных ими результатов следовало, что отталкивателыпдй характер потенциальной кривой иа близких расстояниях определяется антисимметричностью волновой функции относительно перестановок электронов, приводящей к появлению специфического обменного взаимодействия при этом силы отталкивания экспоненциально спадают с расстоянием. В этом же году Уонгом [10] было впервые рассмотрено квантовомеханическое притяжение, возникающее [c.18]

Обермейера реакция 247 Облицовочные материалы 536 Обменная энергия 522 Обменное взаимодействие 522 Обменные силы в квантовой механике 1019 [c.538]

Взаимодействие такого вида приводит к возникновению наиболее универсальных межмолекулярных сил, так как оно осуществляется независимо от того, обладают ли молекулы постоянными дипольными моментами или нет. Обычно оно приобретает особое значение в тех случаях, когда эти силы не замаскированы присутствием сил другой природы, хорошо известных в рамках классической теории. Таким образом, дисперсионные силы всегда вносят свой вклад в универсальные силы Ван-дер-Ваальса, хотя в некоторых случаях к ним могут добавляться еще и другие силы описанных выше типов. Классическая физика не в состоянии предложить действительно удовлетворительное объяснение дисперсионных сил, но все же их можно описать как результат синхронизации флуктуирующих диполей, возникающих в любой молекуле вследствие быстрых случайных колебаний электронной плотности на предписанных электронам орбитах. Для неполярной молекулы такие флуктуации должны быть равны нулю в среднем, но не в каждый данный момент. Если в некоторый момент времени флуктуирующие диполи двух таких молекул совпадают по фазе, то молекулы будут притягиваться, если же они противоположны по фазе, то люлекулы будут отталкиваться. Согласно положениям квантовой механики, как только две молекулы достаточно сблизятся для того, чтобы они могли взаимодействовать, становится возмож-нылм обмен электронами между вырожденными энергетическими уровнями. В случае одинаковых молекул это означает, конечно, увеличение свободы движения для большинства слабосвязанных электронов, но для электронов внутренних оболочек это не имеет большого значения, так как они очень слабо взаимодействуют друг с другом. Таким образом, вырожденные уровни расщепляются и, как следует из простой квантовомеханической модели потенциальной ямы, их потенциальная энергия уменьшается, так что система связанных молекул становится более устойчивой, чем ее изолированные компоненты. [c.158]

На малых расстояниях начинают сказываться силы отталкивания между атомами, которые связаны с эффектами отталкивания электронных облаков при их взаимопроникновении. Более подробно физическая природа сил отталкивания раскрывается в квантовой механике и связана с обменными взаимодействиями с учетом принципа Наули. [c.188]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология