Введение в квантовую теорию

А. Введение. Согласно квантовой теории Планка любое поглощение энергии атомом или молекулой приводит к переходу одного или нескольких электронов в состояние с более высокой энергией. При возвращении в низшее состояние электрон испускает фотон — квант электромагнитного излучения, энергия которого, Дж, равна [c.192]

Рассмотрение молекулярных орбиталей и химической связи во втором издании в общем понравилось большинству преподавателей, но показалось им несколько усложненным и трудным для восприятия. Теперь мы разбили этот материал на две части в гл. 12 излагаются основы теории молекулярных орбиталей и ее применения к некоторым двухатомным молекулам, а в гл. 13 рассматриваются многоатомные молекулы и молекулярная спектроскопия. Кроме того, написана новая глава (гл. 11), представляющая собой введение в теорию химической связи в ней используются только представления об электронных парах и отталкивании электронных пар и еще не упоминается о квантовой механике. Рассматриваемая в этой главе теория отталкивания валентных электронных пар (как это ни странно, мало известная в США) дает интуитивно понятный и простой способ качественного объяснения формы молекул. Эти три главы вместе с гл. 14, посвященной химической связи в кристаллах и жидкостях, дают студентам всестороннее представление о принципах химической связи, строения молекул и спектроскопии. [c.10]

С введением квантовой теории идея дискретности проникла и в области общего учения об энергии, где, казалось бы, прочно укоренилась школа энергетиков, резко враждебная атомистике. С другой стороны, развитие коллоидной химпи привело к открытию более сложных коллоидальных частиц вещества. [c.231]

Спектральные линии, отвечающие переходу электрона с одного уровня на другой, большей частью обнаруживают тонкую структуру, т. е. состоят из нескольких близко расположенных отдельных линий, что указывает на различие в энергии связи некоторых электронов данного энергетического уровня. По этому признаку электроны какой-нибудь данной оболочки разделяют на подуровни, обозначаемые буквами 5, р, й, /. Существование такого различия в энергии связи потребовало введения в теорию атома второго квантового числа, которое отражало бы. различие в энергии связи электронов, принадлежащих к различным подуровням данной оболочки. Это побочное квантовое число обозначается буквой I. Согласно положению квантовой механики, оно может принимать значения любых целых чисел в пределах от О до (п—1), где п означает главное квантовое число. Таким образом, в четвертой оболочке (л = 4) электроны подуровней з, р, с1 и I характеризуются соответственно побочными квантовыми числами О, 1, 2 и 3. Также и в других оболочках побочное квантовое число I связано с соответствующей подгруппой. Число подуровней в каждой данной оболочке равно, таким образом, главному квантовому числу ее. Дальнейшее развитие данных о спектрах атомов привело к необходимости введения еще двух квантовых чисел, отражающих различия в состояниях электронов в атомах. Третье квантовое число характеризует положение орбиты данного электрона в атоме. Оно называется обычно магнитным квантовым числом и обозначается через т. Это число может иметь значения любых целых чисел в пределах от +1 д.о —I, включая 0. Таким образом, для любого подуровня число возможных значений магнитного квантового числа т равно 2/+1. Например, при / = 3 магнитное квантовое число т может иметь семь значений +3, +2, -Ы, О, -1, -2 и -3. [c.37]

Распределяя молекулы по группам, характеризуемым определенными значениями энергии е , мы тем самым вводим представления квантовой теории об определенных квантованных значениях энергии (уровни энергии) молекулы. Однако в принятой системе изложения интервалы между соседними уровнями ничем не ограничены и могут быть до введения квантовых представлений сколь угодно малыми. Поэтому этот способ изложения пригоден в равной мере и для классической и для квантовой трактовки. [c.194]

Это возражение было устранено в 1913 г. датским физиком Бором, который с помощью введенных им противоречащих классической механике постулатов получил поразительные результаты, согласовавшиеся с большим числом экспериментальных исследований. Он применил к системам, состоящим из ядра и движущихся около него электронов, положения квантовой теории излучения. [c.10]

В 1913 г. датский физик Нильс Бор разработал теорию, позволяющую устранить оба противоречия модели Резерфорда. Чтобы лучше понять теорию Бора, нужно коротко рассмотреть квантовую теорию, введенную Планком. Теория Бора является прямым приложением квантовой теории к проблеме строения атома. [c.21]

ВВЕДЕНИЕ В КВАНТОВУЮ ТЕОРИЮ [c.9]

Курс квантовой механики и квантовой химии на химических факультетах университетов представляет собой начальное введение в основной раздел современной теоретической химии, без знания которого работать в химии, конечно, можно, как можно работать без знания математики. Любая теория, однако, дает определенную широту взгляда, позволяет увидеть общие стороны казалось бы разнородных явлений и открывает возможности для сравнения различных объектов и проведения аналогий между их свойствами. Математически оформленная теория дает к тому же и возможность рассчитать свойства объектов. Так, классическая теория химического строения позволяет сказать, пусть на основе только лишь феноменологических построений, какова может быть структура химического соединения, каковы особенности этой структуры и свойств рассматриваемого соединения сравнительно с другими соединениями, каков набор химических и физикохимических свойств должен быть присущ этому соединению. Квантовая теория оперирует более детальной информацией о строении вещества, что позволяет ей объяснять и предсказывать многие свойства химических соединений (и особенности проявления этих свойств), в том числе такие, которые подчас неподвластны классической теории, например свойства возбужденных состояний, хотя, конечно, по своей общности выводов квантовая теория в чем-то и уступает классической теории. [c.3]

Рассмотренные выше модели молекул, первоначально чисто эмпирически введенные в нг ку, сейчас можно строго обосновать как результат ряда последовательных приближений общей квантовой теории строения сложных систем Наиболее важным приближением этой теории является приближение, в котором разделяются движения электронов и ядер и появляется понятие равновесной геометрии и др (см гл 4) [c.90]

Предметом данной книги являются, с одной стороны, введение в теорию химической связи в объеме, необходимом для овладения полуэмпирическими методами квантовой химии (этому посвящена гл. 10, которой заканчивается методическая часть книги), а, с другой стороны, изучение взаимосвязей между строением молекул и их свойствами. Что касается свойств, под ними понимаются как статические характеристики (термохимические, электрические, магнитные, оптические), так и динамические характеристики, т. е. реакционная способность, определяемая константами равновесий и скоростей. Следует уточнить, как мы будем толковать понятие структура . В узком смысле слова под структурой понимается расположение атомов в молекулах, а также упаковка молекул в кристаллической решетке. То, что понимается под структурой в этом смысле, во многих случаях теперь определяется непосредственно методами рентгеноструктурного анализа. Что же касается интересующих нас проблем, мы будем чаще всего подразумевать под структурой исследуемого соединения его расчетные теоретические характеристики, которые сравниваются со свойствами, найденными экспериментально. [c.10]

Данная книга является элементарным введением в квантовую механику атомов и молекул, т. е. квантовую химию, и рассчитана на математическую подготовку химиков — старшекурсников или аспирантов. В ней встречаются и несколько менее известные математические понятия, ио вводится совсем немного физических или концептуальных моделей. Главная цель, преследуемая этой книгой, — ознакомить с основами квантовой химии, и прежде всего с ее применениями к проблеме химической связи и спектроскопии. Другая цель — подготовить студентов к прохождению курсов по современной неорганической и органической химии, а также к более углубленному изучению квантовой теории. [c.7]

Введение в квантовую теорию [c.11]

Теория Бора в силу ее динамического характера и введения квантовых условий, несомненно, представляла собой шаг вперед. Она оказалась неудовлетворительной главным образом потому, что давала чрезмерно детальное описание поведения электронов предполагалось, что электроны в атоме или молекуле можно отличить один от другого и определить их положение [c.18]

Б качестве первого введения в теорию атомного строения мне представляется подходящей теория Бора — Зоммерфельда в ее первоначальной форме. После того, как была развита квантово-механическая теория атомного строения, представления старой теории стали употреблять только в исключительных случаях. [c.8]

Э. Бауэр. Введение в теорию групп и ее приложения к квантовой физике. ОНТИ (1937). [c.210]

Детальное изучение атомных спектров в течение первой четверти двадцатого века привело к выводу, что поведение электрона в атоме может быть полностью описано совокупностью из четырех квантовых чисел. Полное решение волнового уравнения для атома водорода привело к трем из этих квантовых чисел, совершенно идентичным соответствующим эмпирическим квантовым числам старой квантовой теории (за исключением некоторых деталей). Развитие теории показало необходимость введения четвертого квантового числа спинового квантового числа). Четыре квантовых числа определяют не только энергию электрона, но также и характер волновой функции, описывающей его орбиту — ее размер и форму. [c.32]

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]

Электронная и квантовая теории лишь придали определенный физический смысл некоторым понятиям, а в отдельных случаях указали принципы расчета положения максимума спектра поглощения или сдвиг этого поглощения при введении заместителей. [c.64]

М. Г. Веселов, Элементарная квантовая теория атомов и молекул, Гостехтеоретиздат, Москва, 1955. У. К о з м а н. Введение в квантовую химию, Издатинлит, 1960, [c.128]

Теория поглощения света не будет здесь рассмотрена более подробно, так как ее можно трактовать только с помощью квантовой теории и волновой механики. Однако в качестве рабочей гипотезы и для понимания этого явления химиком-органиком можно с успехом использовать теорию мезомерии. В соответствии с этой теорией красителем является ненасыщенное соединение, которое можно описать с помощью ряда мезомерных предельных структур. Поглощая световую энергию, непрочно связанные валентные электроны переходят на более высокий энергетический уровень, н, таким образом, молекула красителя переходит в возбужденное состояние. Чем большее число мезомерных структур участвует в основном состоянии, тем легче обычно происходит возбуждение молекулы и тем глубже окрашено соединение. В соответствии с этим все окрашенные вещества должны были бы быть неустойчивыми. Однако благодаря тому, что ненасыщенные группы, введенные в ароматические и хииоидные системы, могут стабилизоваться, в результате сопряжения и образования водородны.ч связей, химикам удалось получить чрезвычайно устойчивые красители. [c.597]

НО дать краткое, но строгое изложение квантовой теории и познакомиться с применением квантовой теории при изучении строения мо> лекул. Студент-химик должен прослушать введение в статистическую физику, но не весь обзор ее приложений. После краткого, но строгого изложения основ термодинамики, квантовой механики и статистической физики студент сможет легко воспринимать методы и идеи химической кинетики, химии твердого тела и других областей физической химии. [c.8]

ВВЕДЕНИЕ. СТАРАЯ КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ [c.8]

Введение. Старая квантовая теория [c.9]

При первом из них исходные данные задаются в виде унакован-ных строк, а необходимая программа управления этими данными пишется на Ассемблере. Как правило, такой подход используется при реализации системы аналитических преобразований, ориентированной на решение узкого круга задач. Для систем этого типа характерны компактность и высокое быстродействие. Примером такой системы аналитического преобразования является система аналитических преобразований в области квантовой теории поля S HOONS HIP [63]. Однако введение новых возможностей ири таком подходе очень трудоемко и применяется редко. [c.249]

Последовательное введение спина в описание системы электронов осуществляется с помощью релятивистской квантовой теории, согласно которой вместо уравнения Шредингера вводится уравнение Дирака. Однако решение уравнения Дирака для расчета молекулы — слишком сложная задача. Поэтому, учитывая, что в гамильтониане члены, содержащие спин-орбитальное взаимодействие, малы, можно воспользоваться методом теории возмущений в рамках нерелятивист-ской квантовой механики. Из квантовой механики известно, что релятивистские члены в гамильтониане делятся на два типа линейные относительно операторов спинов электронов й квадратичные по ним. Квадратичные члены характеризуют взаимодействие между спинами электронов и для нашего расчета не нужны. Линейные члены соответствуют взаимодействию орбитального движения электронов с их спинами — так называемому спин-орбитальному взаимодействию. Оператор спин-орбитального взаимодействия [c.138]

Среди многих переводных и отечественных книг, посвященных интенсивно развивающейся квантовой теории молекул, новая книга Дж. Маррела, С. Кеттла, Дж. Теддера Химическая связь выделяется тем, что она адресована достаточно широкому кругу читателей. По замыслу авторов — это учебник для студентов-химиков, представляющий введение в предмет , однако принятый в книге метод изложения материала и полнота охвата темы (при небольшом объеме) делают ее полезной и нужной для всех исследователей-химиков. Специалистам в области квантовой химии книга, естественно, покажется введением в предмет , который они знают, тем не менее они несомненно прочтут книгу с удовольствием и смогут извлечь из нее пользу по крайней мере методического характера. [c.5]

Вследствие дисперсии поляризуемость молекулы, так же как и ее молекулярная рефракция, увеличивается с увеличением числа электро-, нов i и их собственных частот Vj. Эта классическая теория дисперсии приводила к неразрешимым противоречиям, которые не могли быть разрешены введением ангармонических колебаний электронов. Наоборот, эти противоречия исчезают при применении как классической, так и современной волново-механической квантовой теории. Согласно старой квантовой гипотезе, из всех движений электрона, возможных по классической механике, происходят только такие, для которых величина действия является целым кратным планковского кванта действия h и которые, согласно Бору (N. Bohr, 1913), в противоположность воззрениям классической механики, происходят без изменения энергии, т. е. стационарно. Изменение энергии вследствие взаимодействия излучения с электронами происходит путем поглощения или испускания энергии при переходе электронов в другие стационарные состояния, которым соответствуют энергии Ej, Eg и т. д. В первом случае излучение с частотой V поглощается по уравнению [c.86]

Большая часть теоретических результатов была получена на основе классической электронной теории Ло-рентца. Успехи квантовой теории, в частности квантовая теория излучения Эйнштейна, позволили установить физический смысл и связь различных излучательных и поглощательных процессов, имеющих место в атомных системах, в результате чего оказалось возможным интерпретировать некоторые понятия, введенные в классической теории весьма произвольно (например, силы осцилляторов). [c.10]

Для чтения книги нужны знания в объеме обычного университетского курса квантовой механики (это не относится к первым трем главам, для чтения которых достаточно самых элементарных сведений о квантовой теории атома). Знания теории групп не требуется. Из-за этого ограничения, вызванного стремлением сделать книгу доступной более широкому кругу читателей, возник ряд трудностей при изложении некоторых разделов второй части книги. Например, оказалось весьма сложным разъяснить физический смысл квантового числа v (seniority number), введенного Рака. При применении же теории групп этот вопрос решается тривиально просто. Это же ограничение заставило отказаться от сколько-нибудь подробного рассмотрения классификации уровней атомов с незаполненными /-оболочками. [c.12]

Распространено мнение, что концепция делокализации, во-щедщая в квантовую теорию вместе с я-электронными системами, сыграла выдающуюся роль в развитии квантовохимических методов и их применении для изучения строения молекул. Подобное представление о первоначальном периоде развития квантовой химии не совсем точно. Достаточно обратиться к двум наиболее значимым работам этого времени — Квантовой теории валентности Пенни [3] и Введению в квантовую химию ,Гельмана [4], чтобы понять насколько более предпочтительным было использование для большинства многоатомных молекул локализованного описания электронного строения. Полная волновая функция строилась из двухэлектронных двухцентровых или одноцентровых функций, соответствующих двухэлектронным связям и неподеленным парам электронов. Полная энергия молекулы в этом случае рассчитывается по формуле полного спаривания [c.75]