Эволюция квантовая

Эволюцию квантовой химии можно рассматривать как постепенный переход от простых методов к более сложным, причем с годами все явственнее проявляется стремление получить как можно лучшее приближение к хартри-фоковскому пределу даже для органических молекул средних размеров. В качестве примера укажем расчеты электронной структуры молекул пиррола, пиридина и пиразина, проведенные Клементи и Дэвисом [3]. [c.290]

Рассмотрим в этой связи эволюцию квантового подхода к химии координационных соединений. Как известно, химическая природа комплексных соединений была раскрыта в классических работах А. Вернера, который выделил этот к.ласс соединений по особым побочным валентностям, не учитывающимся в обычной теории химического строения. Согласно А. Вернеру, силы побочных валентностей продолжают действовать, когда силы главной валентности уже насыщены. Комплексное соединение состоит из центрального иона-комплексообразователя и лигандов, образующих заряженную симметричную частицу. Вернер также ввел понятие о координационном числе, указывающем количество лигандов, соединенных с ионом — комплексообразователем. [c.149]

В книге с необходимой детальностью рассмотрены проблемы, связанные с решением прямой и обратной задач химической кинетики, а также с расчетом функций распределения, заселенностей квантовых уровней, их эволюции во времени и роли в химических реакциях. [c.6]

Развитие начинается с вида атомов, у которых в электронной оболочке содержится минимум электронов и, естественно, такое же число протонов в ядре, т. е. Ер" = Ее = 0. Его местом на оси абсцисс является начало координат. На оси А при этом может быть несколько значений, так как она слагается из суммы А = Ер" + EN и при Ер" = О, А = ЕК. При ЕК = 1, А = 1 и т. д. Это ни что иное, как нейтрон — одна из структурных единиц ядра, лежащая в основе эволюции атомов. С него и начинается ряд химических элементов. Определение понятия химического элемента позволяет вполне законно считать нейтрон химическим элементом (видом атомов), предшествующим водороду, общей формулы оЭо. Далее логика построения системы проста. Если заполнение электронами квантового подслоя рассматривать как цикл, а цикл графически — круг, то фаза заполнения квантового подслоя идентифицируется с частью круга. Таким образом, полярный угол моделирует фазу заполнения электронного подслоя, наименьшей мерой которого является один электрон, он определяет еще и валентную группу. [c.157]

Представления о преобладании дискретности химической организации вещества оставались ведущим мотивом в развитии химии в течение всего XIX в. и по крайней мере первой четверти XX в., т. е. до появления квантовой химии. Нельзя сказать, однако, что кривая эволюции этих представлений неизменно поднималась вверх. Пожалуй, апогеем их развития явилась кекулевская теория валентности (1858) и вытекающие из нее формульный схематизм и аддитивный способ мышления в структурной химии, о достоинствах и недостатках которых см. ниже. Абсолютизируя дискретность как одну только — предметную — сторону действительности, названные представления время от времени должны были отступать и в самом деле отступали под натиском идей, отражающих также и вторую — процессуальную — сторону объективной реальности. При этом последние идеи, представляя собой диалектическую противоположность по отношению к атомистике Д, Дальтона, отнюдь не являлись ее альтернативой они включали в себя ее как частность. Каким же тернистым, однако, был их путь к победе [c.63]

Изложены теоретические основы современной химии квантовые законы, их применение к теории строения молекул, общие принципы термодинамики, проблемы равновесия н устойчивости диссипативных систем. Особое внимание уделено естественной эволюции химических систем от первичных форм организации к предбиологическим и биологическим формам. Поэтому сразу за рассмотрением свойств атомов и молекул, а также особенностей коллективов частиц (газов, жидкостей и твердых тел) следует описание закономерностей развития динамических организаций и конкретных путей химической эволюции на Земле, подготовившей ранние стадии биологического развития. [c.2]

Для исследования путей эволюции от простых соединений до биологических систем необходимо знание свойств не только отдельных атомов и молекул, но и химических систем в целом. Некоторую аналогию этой проблеме можно найти в представлениях квантовой механики, где реальное движение неотделимо от среды и нельзя мысленно изолировать точку, лишив ее связей со средой. Реальный объект увлекает за собой пространственно-временные отношения, и движение точки приходится описывать волновой функцией, зависящей от времени. [c.5]

В поисках того признака, который, проявляясь на всех стадиях эволюции химических систем, приобретает доминирующее значение у биологических систем, необходимо обратить внимание на дискретность отношений между системой и средой. Роль принципа дискретности, проявившаяся в успехах атомно-молекулярной теории, периодическом законе, структурной теории, стала еще более значительной в квантовой физике. [c.5]

Дальнейшую эволюцию органической химии прослеживать очень трудно, поскольку с течением времени эта наука расчленилась на несколько направлений, таких, как органический синтез, исследование природных продуктов, стереохимия, исследование механизмов реакций, применение квантовой химии, опре- [c.12]

В момент времени tg молекулярная система находится в стационарном невозмущенном состоянии с волновой ф-цией ф и подвергается внеш. воздействию. Требуется определить вероятность найти систему в другом стационарном состоянии с волновой ф-цией <р после прекращения воздействия в момент времени (Х , (задача о вероятности перехода). Эта задача-частный случай задачи об эволюции, однако ее выделяют особо, поскольку оиа играет важную роль в изучении динамики элементарного акта хим. р-ции и в теории молекулярных спектров. В частности, решение этой задачи приводит к правилам отбора для квантовых переходов. [c.412]

ПОВЕРХНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ (ППЭ), потенциальная ф-ция (потенциал) взаимодействия атомных ядер в изолир. молекуле или хим. системе, состоящей иэ взаимодействующих атомов и (или) молекул. Система, содержащая N атомов, в общем случае имеет z = 3N — 6 внутр. степеней свободы (г = 1, 2,..., z), к-рые можно выбирать разл. способами. Потенциал U ядер атомов (т. е. ППЭ) является ф-цией этих степеней свободы U = U (< ,). Он входит в ядерное ур-ние движения (эволюции) системы и наряду с оператором кинетич. энергии ядер Т составляет ядерный гамильтониан (см. Квантовая химия) [c.591]

Эволюция одночастичной функции распределения К для q-ж компонента частицы (в смеси газов из N компонент, 1 iV) в i-M квантовом энергетическом состоянии, описывается следующим обобщенным кинетическим уравнением Больцмана [11, 24] [c.109]

Строго говоря, все проблемы, связанные с приближением системы к равновесию, являются частными случаями задачи многих тел. В задачах этого типа рассматриваются системы с большим числом степеней свободы, а связи, которые существуют между этими степенями свободы, определяют процесс приближения системы к равновесию. Возможность анализа этих весьма трудных проблем возросла в связи с разработкой диаграммной техники, которая заимствована из квантовой теории поля. Такая техника для задач об эволюции системы п тел, решаемых в основном методами теории возмущения, описана, например, И. Пригожиным. Хотелось бы обратить также внимание на возможное использование для описания интересующих нас процессов функции реакции и Г-матрицы квантовой статистической механики и на методы, развитые Н. Н. Боголюбовым. [c.7]

Химическая кинетика является разделом статистической физики. В ней рассматривается временная эволюция систем, в которых, кроме переноса энергии и импульса, а также гидродинамического и диффузионного переноса частиц, происходит еще и специфический химический перенос и перераспределение частиц. Неравновесная химическая кинетика решает многочастичную и многоканальную задачи. В отличие от аррениусовой кинетики, где объектом исследования является поведение молекулы при наличии одного канала химической реакции, в неравновесной химической кинетике рассматривается многоканальная задача, а объектом изучения является молекула в данном (определенном) квантовом состоянии (динамическом и энергетическом). [c.36]

Для таких новых стремительно растущих научных дисциплин, как, на пример, физика атома, или квантовая механика, или радиофизика, под словами современное состояние мы должны подразумевать их состояние в последние несколько лет. Напротив, для таких фундаментальных классических дисциплин, как электростатика, теория упругости, термодинамика, т. е. для дисциплин, уж давно переживших бурный рост молодости, под словами современное состояние правильно было бы подразумевать их эволюцию за последние десятилетия. Поэтому надо прежде всего вскрыть черты своеобразия термодинамики XX в., сопоставляя ее с термодинамикой [c.7]

Нельзя не видеть, что точка зрения Полинга в этом вопросе претерпела известную эволюцию. Раньше он отмечал, что основы теории резонанса находятся в квантовой механике. [c.98]

Следовательно, в плазмохимических системах заселение различных квантовых уровней, химические реакции, релаксационные процессы, процессы смешения протекают и проявляются одновременно. Естественно, что классическая химическая кинетика уже не в состоянии описать эту ситуацию. Для описания химических процессов, протекающих в неравновесных условиях, необходима огромная информация, включающая данные о детальном строении молекулы, сечении реакций, функциях распределения реагирующих и образующихся частиц, эволюции этих функций распределения во времени и т. д. [4, с. 302—385]. Теория химических реакций, протекающих в энергетически неравновесных условиях, в настоящее время только создается. [c.49]

Вторая аксиома квантовой механики постулирует закон динамической эволюции во времени волновой функции, описывающей изолированную систему. [c.335]

Мы рассмотрели метод молекулярных орбиталей сначала для Нг, затем для На и перешли к более сложным примерам типа СНд и СОг. Чем дальше мы углублялись, тем чаще прибегали к слову приближенный . При дальнейшем исследовании природы связи молекулы становятся настолько сложными, что приближенными становятся уже все наши соображения, вынуждающие нас все больше преклоняться перед эмпирическими фактами. Тем не менее при эволюции представлений о природе химической связи идеи квантовой механики позволяют все же объединить и сделать последовательными большую часть аспектов проблемы химической связи. Химики раньше составляли каталоги, включающие десяток типов связи , [c.132]

Настоящая книга — не обзор новейших достижений квантовой химии мы стремились сосредоточить внимание в первую очередь на устоявпшхся результатах этой научной дисциплины. Задача исследования, как явствует из заглавия,— анализ становления квантовой химии под углом зрения методологии науки. Иными словами, мы стремились выявить основные методологические структуры, реализующиеся в квантовохимическом позпапии, основные тенденции эволюции квантовой химии. [c.3]

В высшей степени интересной представляется эволюция методов научного познания в этой иерархии уровней от жесткого детерминизма через гейзенберговский принцип неопределенности к эволюционным взглядам на причинность от видения мира со стороны наблюдателя к изучению природы изнутри ее с учетом места и роли в ней человека от равновесной статистической механики к неравновесной, а в общем — от метафизических методов к диалектическим. И, может быть, наиболее резко выраженной формой диалектизации научного познания в учении Пригожина выступает целостный подход к своему объекту — макросистеме как такому целому, которое суи ,ествует за счет когерентности коллективной стратегии поведения ее частей. Одно изучение частей, по Пригожину, не приводит к адекватным представлениям о целом, и это глубоко диалектическое положение нельзя не рассматривать как подъем на новую ступень диалектизации познания по сравнению с квантовой механикой. [c.214]

Шестой период развития химии — современный. Этот период характеризуется широким использованием квантовой (волновой) механики для иитерпретаци н все чаще для расчета химических параметров веществ и систем веществ доведением исследования химических процессов (химической формы движения материи) до их перехода в предбиологические (матричные) и биологические разработкой теорий химической эволюции утверждаются факт отсутствия химических индивидов в чистом виде и необходимость описания веществ как составных частей систем веществ признается неправомерность игнорирования качественных различий мик-ро- и макроформ вещества, характерного для классического атомно-молекулярного учения (в качестве примера можно назвать пирофорность порошков металлов и некоторых других веществ (сахара, муки), различную растворимость крупных и мелких кристаллов и т. д.). [c.27]

Эти вопросы, к сожалению, недостаточно освещались в свете положения биогенных и биодеструктивных (разрушающих жизнь) элементов в Системе Д. И. Менделеева, а также в аспектах как статистической термодинамики, так и квантовой механики. Кроме того, обычно значение того или иного элемента рассматртшалось до сих пор чаще всего самостоятельно для констатации его участия в тех или иных определенных биохимических процессах, но сравнительное изучение достаточно полного набора важнейших биогенных элементов, обусловливающего именно в своей совокупности генезис и эволюцию жизни, обычно выпадало из сферы внимания исследователей вероятно, из-за сложности такой задачи и недостаточности фактических данных. В настоящее время нет ясности и в самой постановке конкретных вопросов проблемы биогенности, которые естественно разделить на три группы [c.353]

Статистич. физика связывает энтропию с вероятностью осуществления данного макроскопич. состояния системы. Для системы из N частиц, обладающей энергией Е, энтропия определяется как логарифм статистич. веса П данного равновесного состояния S = к пП(Е, N), т.е. числа квантовых состояний в узком интервале Д вблизи значения Е (f -постоянная Больцмана). Возрастание энтропии изолированной системы обусловлено ее переходом из менее вероятного в более вероятное состояние. Иными словами, эволюция такой системы осуществляется в направлении наиб. вероятного распределения энергии по отдельным частицам или подсистемам (см. Статистическая термодинамика). Одиако вследствие флуктуаций, обусловленных хаотич. движением образующих систему частиц, возможен переход системы из более вероятного в менее вероятное состояние при этом энтропия системы уменьшается. Наличие флуктуаций приводит к тому, что закон возрастания энтропии вьшолняется только в среднем для достаточно большого промежутка времени. [c.432]

При изучении кинетики какого-либо процесса нас интересует временная эволюция концентрации реагента или продукта. Это означает, что нужно детектировать заселенности квантовых состояний, а не динамику волновых пакетов (фазовые характеристики движения ядер нас не интересуют). Здесь главными особенностями фемтосекундных импульсов становятся высокое временное разрешение и высокая интенсивность. Были исследованы различные классы реакций (табл. 6.11). В последнем столбце таблицы дан временной масштаб протекания указанных реакций. [c.174]

В 1945 г. Шредингер написал книгу Что такое жизнь с точки зрения физики , оказавшую существенное влияние на развитие биофизики и молекулярной биологии. В этой книге внимательно рассмотрено несколько важнейших проблем. Первая из них — термодинамические основы жизни. На первый взгляд имеется решительное противоречие между эволюцией изолированной физической системы к состоянию с максимальной энтропией, т. е. неупорядоченностью (второе начало термодинамики), и биологической эволюцией, идущей от простого к сложному. Шредингер говорил, что организм питается отрицательной энтропие1и>. Это означает, что организмы и биосфера в целом не изолированные, но открытые системы, обменивающиеся с окружающей средой и веществом, и энергие . Неравновесное состояние открытой системы поддерживается оттоком энтропии в окружающую среду. Вторая проблема — общие структурные особенности органиа-мов. По словам Шредингера, организм есть апериодический кристалл, т. е. высокоупорядоченная система, подобная твердому телу, но лишенная периодичности в расположении клеток, молекул, атомов Это утверждение справедливо для строения организмов, клеток и биологических макромолекул (белки, нуклеиновые кислоты). Как мы увидим, понятие об апериодическом кристалле важно для рассмотрения явлений жизни на основе теории информации. Третья проблема — соответствие биологических явлений законам квантовой механики. Обсуждая результаты радиобиологических исследований, проведенных Тимофеевым-Ресовским, Циммером и Дельбрюком, Шредингер отмечает, квантовую природу радиационного мутагенеза. В то же время применения квантовой механики в биологии не тривиальны, так как организмы принципиально макроскопичны. Шредингер задает вопрос Почему атомы малы Очевидно, что этот вопрос лишен смысла, если не указано, по сравнению с чем малы атомы. Они малы по сравнению с нашими мерами длины — метром, сантиметром. Но эти меры определяются размерами человеческого тела. Следовательно, говорит Шредингер, вопрос следует переформулировать почему атомы много меньше организмов, иными словами, почему организмы построены из большого числа атомов Действительно, число атомов в наименьшей бактериальной клетке [c.12]

В качестве иллюстрации рассмотрим простой случай N спинов с произвольным квантовым числом /f , когда все спины обладают одной и той же зеемановской частотой I2 и начальным состоянием ff(0) = Fi = Т, Ikx BpeMeHHaH эволюция для зеемановского гамильтониана соответствует вращению вокруг оси z [c.38]

Рассмотрим импульсную последовательность, изображенную на рис. 8.4.2, а. Возбуждение двухквантовой когерентности подготовительным сандвичем тг/2)х - Тр/2 - (тг) - Тр/2 - (тг/2)х описывается выражением (5.3.4). Если комплексное фурье-преобразование выполнено относительно h и по оси озг час Гота несущей выходит за пределы спектра, то сигналы, связанные с р = +2иср = -2 квантовыми когерентностями, появляются в разных квадрантах (рис. 8.4.3). Смещивающий РЧ-импульс с углом поворота /3, приложенный после времени эволюции t, превращает р = -2 квантовую когерентность в наблюдаемую р = — 1 квантовую когерентность в соответствии с выражением (2.1.111) [c.535]

Вывод кинетических уравнений для макроскопических величин является основной задачей неравновесной статистической механики. Последовательный подход к этой проблеме приводится в работе Цванцига [1], который получил для классического случая уравнение Фоккера — Планка из уравнения Лиувилля методом проекционного оператора. Аналогичное уравнение для квантового случая было выведено Сьюзлом [2]. Несколько другой, более простой вывод кинетического уравнения Фоккера — Планка, основанный на методе Зубарева [3], приведен в работе [4]. Во всех этих работах вывод кинетического уравнения проводится для подсистемы, слабо взаимодействующей с термодинамической равновесной системой — термостатом. Уравнение, описывающее эволюцию такой подсистемы, в общем случае оказывается немарковским. Однако достаточно медлен- [c.188]

Химику ситуация может показаться более сложной, поскольку, начиная с 50-х г., ряд исследователей использует в хидши твердого тела не одноэлектронное приближение, а некоторые идеи метода валентных связей — ВС (см. по этому поводу разд. 1.5.3). Однако следует иметь в виду, что возможности метода ВС, по существу, ограничены лишь качественным описанием химической связи. Известно также, что необходимость учета большого числа валентных структур приводит к серьезным трудностям при применении метода ВС для описания энергетического спектра даже сравнительно малых молекул. Такие трудности возрастают при переходе к твердо гу телу, что делает метод ВС малопригодным для из чения электронной структуры кристаллов. В качестве исторического прецедента здесь можно сослаться па эволюцию молекулярной квантовой химии, быстрое и эффективное развитие которой в послевоенное время было обусловлено как раз переходом от метода ВС к одноэлектрои-пому приближению в виде метода молекулярных орбиталей — Л10, идея которого полностью совпадает с основной идеей зоиттоп теории. [c.7]

Мы рассмотрели ряд проблем теории химической связи в кристаллах и теперь подведе.. г итоги. По-видимому, главный вывод, который можно сделать из всего обсуждения, заключается в следующем между молекулярной квантовой химией и теорией зонпой структуры кристаллов (или даже вообще между химией и физикой твердого тела) имеется гораздо больше параллелей, чем обычно принято думать. Так, одни и те же факторы по всей вероятности, определяют как своеобразный характер зонной структуры ал.маза, так и особенности химической связи в углеводородах. Аналогичным образом хорошо известный всем химикам феномен инертной пары Сиджвика приводит к закономерной эволюции зонной структуры в вертикальных рядах полупроводников А В и, в частности, связан с локализацией в точке Ь абсолютного минимума полосы проводимости кристалла германия. [c.222]

Описанный путь эволюции представлений о химпч. связи привел к возникновению теории резонанса — качественной химич. теории, развивающей и обобщающей классич. теорию химич. строения в направлении, подсказываемом как химич. фактами, так и принципами квантовой механики. Эта теория была развита по преимуществу Полингом начиная с 1931. [c.307]

Другая истина лежит в основе элементной периодичности химических свойств, которая вытекает из фермионной природы электронов и их квантово-механического поведения в силовом поле ядер, а также связана с генезисом и эволюцией химических соединений в разнообразных природных условиях, в частности, она поронсдает геохимическую и биохимическую их эволюцию. [c.24]

При исследованиях элементарных актов, позволяющих установить сечения (или вероятности) тех или иных процессов, решается динамическая задача При рассмотрении эволюций функций распределения во времени (а в случае неоднородной системы и в пространстве) необходимо воспользоваться уравнением Больцмана или какой-либо его линеаризованной или упрощенной формой. Наконец, при описании процесса в терминах наблюдаемых концентраций н скоростей необходимо применягь управляющее уравнение , или уравнение Паули, являющееся обобщением основного уравнения обычной химической кинетики. Уравнение Паули учитывает не только каналы различных химических реакций, но и переходы между квантовыми уровнями в реагирующих молекулах и особенности реакций с различных энергетических уровней. В силу Э]ого в уравнение Паули входят не суммарные коэффициенты (константы) скоростей химических реакций, которые применяются в обычной химической кинетике, а коэффициенты скоростей с различных квантовых уровней. Все эти коэффициенты скоростей химических реакций, учитывая заселенности и ее кинетику, в совокупности пo вoляют определить коэффициент (константу) скорости, определяемую по промежуточным и конечным продуктам реакции в обычном химическом кинетическом эксперименте. [c.6]

Действительно, великие законы природы — не законы чисел с их математической чёткостью, абстрактностью абсолютного числа как фетиша и догмата. Законы природы— это выражение сложнейших реально существуюш,их соотношений в природе, сложного сплетения явлений во времени и пространстве. В них кажущиеся исключения и отклонения столь же обязательны, как обязательны те противоречия, из которых слагается мир как результат борьбы противоположностей притяжения и отталкивания, плюса и минуса, кислотности и щёлочности, единства прерывности и непрерывности материи и её изменений. Не идея натурального ряда чисел, сверкавшая в предвидении Марне в конце XVIII в. не абстрактные выводы из уравнений квантовой механики, а реальная сущность окружающего мира нашла своё чёткое выражение в законах эволюции Дарвина, в законе тяготения Ньютона и в законе вешества Менделеева. [c.131]

Многие исследования методологических проблем квантовой химии в нашей литературе опирались на понятия форм движения материи и иерархии структурных уровней вещества. Такие исследования могут быть продуктивны, если понятия формы движения и структурного уровня не вводятся арг1ог1, а возникают в результате философского обобщения истории естествознания. Мы, однако, принимаем иной подход, свойственный скорее логике научного исследования. Возникновение квантовой химии трактуется как закономерный итог эволюции физического и химического знания, неизбежности моделирования и выдвижения гипотез и общей тенденции к математизации естествознания. Исследование этих познавательных процессов, мы надеемся, позволит привлечь новые критерии для оценки возможностей квантовой химии и пределов ее применимости. [c.14]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология