Основные положения и понятия квантовой механики

Основные положения и понятия квантовой механики [c.218]

В связи с уменьшением числа часов, отводимых на чтение лекции по химии, возникла необходимость пересмотра материала лекций в сторону его сокращения. По программе тема Строение атома должна быть обязательно раскрыта, и на это приходится отводить не более чем полторы лекции. Целесообразно начать лекцию о составе атома, какие частицы входящего образуют, их зарядах, массах, когда они открыты и кем. Затем напомнить студентам о модели атома Резерфорда. Особенную трудность вызывает необходимость очень кратко и в то же время доходчиво изложить основные положения квантовой механики. При изложении вопроса о двойственной природе объектов микромира достаточно привести уравнение Де-Бройля (без вывода) и обсудить его, привести примеры, экспериментально доказывающие волновые свойства потока электронов. Рассказать, что О положении электрона в атоме можно судить только с точки зрения теории вероятности. Дать квантовомеханическую модель электрона как облака отрицательного электричества, имеющего определенную форму и размеры, рассказать, что означает понятие орбиталь . [c.170]

Выражения (П1.21) и (П1.22) называются соотношением неопределенностей Гейзенберга , которое является одним из основных положений квантовой механики. Соотношения неопределенности ограничивают возможности перенесения понятий классической физики в физику микрообъектов, показывают их неприменимость. Они отражают специфику микрообъектов, подчеркивают единство и борьбу противоположных качеств волны и частицы. [c.40]

Большие возможности топологического анализа заключаются в том, что в нем рассматриваются открытые множества, т. е. совокупности точек в качестве основных объектов. Эта особенность топологии согласуется с фундаментальной структурой квантовой механики, в которой квантовомеханические частицы, электроны, ядра и молекулы представляются волновыми пакетами и вероятностными распределениями. Такие вероятностные распределения могут описываться топологическими открытыми множествами, а не классической по сути геометрией ядер, представляемых точками в "R. Как отмечалось ранее [4а, 46], топология ( резиновая геометрия ) связывает понятие химической структуры с полным открытым множеством пространства Л, позволяя тем самым преодолеть несовместимость точечных моделей геометрии ядер со строгостью квантовой механики. В топологической модели положения ядра заменяются ядерным распределением, точно так же как электронное положение в молекуле заменяется электронным распределением. [c.94]

Современная теория строения молекул многим представляется лишь разделом вычислительной математики, задача которого состоит в решении определенных уравнений квантовой механики. Данная книга убедительно показывает, что это представление ошибочно. Разумеется, авторы не пытаются обойтись без квантовой механики, ее понятий и принципов, но они и не требуют, чтобы читатель свободно владел предметом — достаточно иметь о нем некоторое общее представление. На основе нескольких фундаментальных (и имеющих четкий смысл) положений теоретической физики авторы строят систему химических принципов и понятий, объясняющих, как устроены молекулы и от чего зависят их свойства и взаимодействие. При этом оказалось возможным не уклоняться от обсуждения сложных вопросов и компактно излагать основные методы и результаты современных квантовохимических расчетов, хотя сами по себе эти расчеты весьма громоздки и обычно изложение их принцип нов действительно напоминает учебник по программированию, [c.5]

На самом деле значительная часть этих необоснованных положений возникла в тот период (начало XX в.), когда после открытия ядерно-электронного строения химических частиц, понятия и постулаты классической теоретической химии стали недостаточными, а теоретические основы новых наук — квантовой механики и квантовой статистики, правильно отображающих основные законы для ядерно-электронных систем, еще не были созданы или не были достаточно разработаны их приложения к химическим частицам и их совокупностям. [c.8]

Поскольку понятие кратности химической связи успешно используется в классической теории строения и играет там. существенную роль, по-видимому, для тех рядов соединений, для которых могут быть введены квантово-механические аналоги химических связей классической теории, будет возможно и вероятно полезно установить в определенном приближении (несколько условно) и квантово-механический аналог кратности связи классической теории. Естественно, этот аналог, а Следовательно, и само понятие кратность классической теории, теоретической основой которого является его квантово-механический аналог, является ограниченным, приложимым в определенной области (для определяемых состояний и определенных рядов химических частиц), приближенным (в том смысле, что может быть установлен только при определенных приближениях) и в большей или меньшей мере условным (имеющим однозначное определение и значение только при дополнительных условиях, не вытекающих из основных положений квантовой механики). [c.134]

Подводя итог сказанному в этом параграфе, следует прийти к выводу, что понятие числа валентности классической теории в той же мере ограничено как и понятие химической связи и кратности химической связи. Для всех этих понятий могут, по-видимому, быть введены некоторые квантово-механические аналоги, однако содержащие элементы условности и произвола. В самой квантовой механике эти понятия не возникают и необходимыми следствиями основных положений квантовой механики не являются. [c.138]

Авторы критикуют различные определения понятия электроотрицательности (в первую очередь данное Полингом), стремясь доказать, что все они без исключения противоречат основным положениям квантовой механики и не имеют определенного физического содержания. Однако в рассуждениях Спиридонова и Татевского здесь имеется одно существенное противоречие. Вопрос ведь стоит так можно или нет охарактеризовать какой-либо физической величиной взаимодействие (энергию, например) атомов в молекулах и валентных электронов [c.271]

Химические связи в органических соединениях обладают, как правило, ковалентным характером и поэтому история современных взглядов на строение и свойства органических молекул начинается с теорий, основанных не на понятии ионной, а на понятии ковалентной связи. Первые электронные теории в органической химии также были качественными. В основном они создавались путем, уже испытанным в классической теории химического строения и стереохимии. Исходя из экспериментальных открытий и теоретических положений физики в области строения вещества, в первую очередь строения атомов, высказывались гипотезы о роли и распределении электронов в органических молекулах и выводы из гипотез сопоставлялись с фактами. В первую очередь для сопоставления избирались химические свойства как потому, что они были лучше изучены в тот период, так и потому, что они больше интересовали химиков. С появлением квантовой механики и возникновением в конце 20-х годов квантовой химии положение изменилось — наметилось определенное поглощение качественных электронных теорий квантовохимическими, но первые в чистом своем виде в определенных рамках продолжали оставаться приемлемыми для интерпретации фактов, так же как остается пригодной и классическая теория химического строения. [c.57]

Основным положением квантовой механики является представление о прерывистости (дискретности) всего существующего и происходящего в окружающем нас мире — вещества, излучения, процессов. Из этого следует, что любой объект изучения нельзя делить беспредельно, не изменяя его природу, так как он состоит из определенного числа (может быть, очень большого, но не бесконечного) отдельных порций (квантов). На понятии о квантовании энергии и основано объяснение Нильсом Бором (1913) устойчивости атома. [c.30]

В современной науке представления о состоянии электронов, участвующих в образовании химических связей, получили дальнейшее развитие на основе квантовой механики. Эта область физики, занимающаяся изучением законов движения микрочастиц (атомов, электронов, протонов, нейтронов и т. д.) и учитывающая в отличие от классической механики волновые свойства материи, связана с применением сложных математических расчетов и теоретических положений. Мы ограничимся кратким изложением основных понятий о природе ковалентных связей в свете представлений квантовой механики. [c.24]

За последние годы со стороны некоторых зарубежных ученых были предприняты грубо упрош енные методологически-порочные попытки использовать аппарат квантовой механики для объяснения и описания многообразия свойств органических молекул. Такой порочной — субъективистско-идеалистической концепцией является, например, развитая зарубежными химиками и нашедшая последователей в лице некоторых наших ученых теория резонанса или мезомерии, согласно которой реальное строение молекулы представляется как наложение ( суперпозиция ) различных, в действительности не суш ествующих, резонансных или невозмущенных структур. Противореча основным идеям теории химического строения А. М. Бутлерова, учившего, что научные понятия ни в коем случае не должны быть отвлеченностями без реальной подкладки , теория резонанса могла создать лишь иллюзию объяснения ряда фактов и закономерностей, а в большинстве случаев проявляла свою полную беспомощность. Резко выступая против методологически порочных теоретических установок, советские химики могут и должны использовать как материалистические понятия и положения бутлеровской теории химического строения, так и бутлеровский метод, с помощью которого эта теория создавалась, развивалась и отстаивалась ее творцом. [c.7]

Аналогично В. М. Татевский поступает и с квантово-механической теорией строения молекул. Как уже неоднократно отмечалось, сама по себе строгая квантовая механика еще не является теорией строения химических частиц. Для того чтобы она стала таковой, необходимо развить систему приближенных методов. В. М. Татевский, однако, идет по несколько иному пути. Основное внимание он уделяет не положениям средней степени общности, а установлению соответствия между квантовой механикой и сформулированной им же классической теории строения молекул. При этом он не вводит каких-либо приближенных квантовомеханических понятий типа [c.142]

Из основных положений квантовой механики, изложенных выше, непосредственно не вытекает возможность установить квантовомеханические аналоги указанным основным понятиям классической теории химического строения. Однако при специальном преобразовании выражения для энергии электронного состояния молекулы оказывается возможным установить (несколько условно) соответствующие квантовомеханические аналоги. [c.119]

Наиболее адекватное описание механизмов перехода молекулы из одного разрешенного энергетического состояния в другое, а также самих этих состояний дает квантовая механика. Эта теория составляет сегодня основу нашего понимания строения молекул. Для тех читателей, которые в какой-то мере уже знакомы с квантовой механикой, последующее краткое введение послужит и для повторения, и для усвоения системы обозначений, используемой в дальнейшем в этой главе. Остальные читатели смогут ознакомиться по крайней мере с основными понятиями и терминологией. Этим читателям, возможно, не стоит особенно углубляться в математические дебри конечно, язык математики широко используется в квантовой механике, но мы будем прибегать к нему не очень часто. Тем не менее ряд ключевых положений квантовой механики должен быть твердо усвоен. [c.11]

Здесь мы говорим об элементах произвола по отношению к основным положениям квантовой механики. Не исключена возможность, что основания для более или менее однозначного определения понятия кратность связи могут быть найдены как обобш,ения экспериментальных данных и будут представлять собой дополнительный постулат некоего нового варианта теории строения, промежуточного между классической теорией и квантовой механикой молекул. [c.134]

В начале развития квантовой механики компьютеры были недоступны, но основные уравнения, связывающие гамильтонианы и волновые функции, уже были поняты. Было также ясно, что если описывающий молекулу водорода гамильтониан легко написать, то вычислить волновую функцию не так просто. Некоторые исследователи надеялись, что прогресс в компьютерной технике устранит эти затруднения. Другие разыграли иную карту и начали разрабатывать приближенные методы расчета, начиная с метода молекулярных орбиталей Хюккеля (МОХ) через полуэмпири-ческие к более и более сложным методам. Интересно отметить, что в этой истории исследователь, достигший наибольшего успеха, был не тот, кто использовал наибольшее количество машинного времени... В результате при решении некоторых проблем вполне правдоподобные заключения делаются с помощью метода МОХ, для других проблем приходится использовать более сложные расчеты. Читатель поймет, что программа SOS, приспособленная для работы на микрокомпьютере [174], сравнима с методом МОХ. Следует помнить, что программа LHASA, занимающая по своим требованиям к компьютеру промежуточное положение, реализована на компьютере VAX-11/750, цена которого около 95 ООО долларов, в то время как программа SOS работает на Apple II, стоившем примерно в 90 раз меньше. В защиту полу-эмпирических расчетов сошлемся также на мнение Дьюара [346], что метод MNDO дает результаты, за немногими исключениями сравнимые с результатами, полученными наиболее сложными из известных методов, требующих по крайней мере в 1000 раз больше машинного времени. [c.76]