Пределы квантовой механики в химии

ПРЕДЕЛЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ В ХИМИИ [c.108]

Энергетические уровни в атоме. Орбитали. В современной органической химии при объяснении реакционной способности органических соединений широко используются квантовомеханические представления о строении атомов и молекул. Из квантовой механики известно, что электроны в атоме располагаются преимущественно в пределах некоторых стационарных орбиталей, различающихся запасом энергии. Положение электрона не можег быть точно определено. Квантовая механика позволяет находить только вероятность пребывания электрона в том или ином положении относительно ядра (плотность электронного облака ). [c.23]

Вопрос о точности результатов расчетов весьма сложен. Хотя квантовая химия — наука теоретическая, основанная на прочном фундаменте квантовой механики, в ней, в отличие, например, от больщинства разделов математики, нет строгого внутреннего критерия точности результатов расчетов. Таким критерием мог бы служить квантовомеханический предел , т. е. такой расчет, в котором точно учитываются все взаимодействия в системе в строгом соответствии с требованиями квантовой механики. Оказывается, [c.178]

Основное внимание уделяется физическим основам методов квантовой химии и разъяснению смысла вводимых при расчетах понятий. С целью знакомства в офаниченных пределах с математическим аппаратом теории, авторы сочли необходимым конспективно изложить математическую сторону вопроса. Чтобы сделать чтение понятным, изложению этого материала предшествует краткое математическое введение. Разъясняются также некоторые основные понятия квантовой механики. [c.7]

Электродные процессы происходят в пределах тонкого поверхностного слоя на границе электрод — ионная система, где образуется так называемый двойной электрический слой. Поэтому механизм электродных процессов не может быть выяснен без знания структуры этого слоя. Это обстоятельство оправдывает детальное рассмотрение структуры заряженных межфазных границ в курсе кинетики электродных процессов. Построение теории двойного электрического слоя и электрохимической кинетики основывается на достижениях статистической физики, квантовой механики, теории адсорбции, теории твердого тела и других разделов теоретической физики и химии. Поэтому в настоящее время теория электрохимических процессов сделалась одним из наиболее математизированных разделов химической науки. Экспериментальное исследование строения границы раздела электрод—ионная система и возникающих на этой границе явлений во все возрастающем объеме требует использования возможностей современной электронной техники, оптики, электронографии. Впитывая достижения современной науки и техники и сохраняя свои традиционные позиции, электрохимия вместе с тем прокладывает себе путь в области кибернетики, проблем сохранения чистоты окружающей среды, молекулярной биологии. [c.7]

Целью настоящего учебника является последовательное изложение основ теории и расчетных методов квантовой химии Упор делается на изложении лищь тех вопросов, которые получили в настоящее время широкое применение в практике физикохимиков, химиков, биологов и других специалистов, работающих с обьектами молекулярного мира Основное внимание уделяется физическим основам методов квантовой химии и разъяснению смысла вводимых при расчетах понятий С целью знакомства в ограниченных пределах с математическим аппаратом теории, авторы сочли необходимым конспективно изложить математическую сторону вопроса Чтобы сделать чтение понятным, изложению этого материала предшествует краткое математическое введение Разъясняются также некоторые основные понятия квантовой механики [c.7]

Системы, представляющие физико-химический интерес, например, такие, как капля жидкости или отдельный кристалл, содержат огромное число частиц молекул, атомов, ионов и электронов. Естественно, что логически обоснованным щагом при теоретической разработке физической химии была попытка применить принципы динамики к системам, которые содержат большое количество мельчайших частиц при этом исходили из предиоло-жепия, что каждая из этих частиц подчиняется законам классической механики, выведенным для больших тел. Этот шаг сделала классическая статистическая механика, основываясь на представлениях об атомном строении материи, законах движения Ньютона и некоторых аксиомах теории вероятностей. Возникновение квантовой механики (см. гл. III и IV) привело к неожиданному выводу, что законы, описывающие поведение макроскопических и микроскопических тел, различны. И все же существуют широкие пределы экспериментальных условий, при которых макроскопические и микроскопические тела подчиняются одним и тем же законам именно эти случаи и рассматриваются в данной главеТПри этом из класситеского материала, сохранившегося ири квантовом землетрясении , отобрано лишь то, что не утратило своей ценности дпя физической химии. [c.33]

Как видим, большую роль играют условия, которые ограничивают действие законов стехиометрии. Они, следовательно, являются предельными законами в том смысле, что, например, подобно закону Бойля-Мариотта или закону Рауля о давлении компонента над раствором, действуют лишь в определенных пределах. Законы стехиометрии являются лишь частным случаем более широких законов. Они, по-видимому, относятся к законам для соединений переменного состава, так же, например, как законы классической физики (Ньютона) к законам квантовой механики. Стехиометрические законы — эти фундаментальные законы химии, являющиеся опорой атомистических воззрений, — были и остаются действительными лишь для газообразного и парообразного состояния вещества и соблюдаются также в кристаллах, имеющих молекулярное строение (например ССЦ, СпН2п+2 и т. д.). [c.241]

КВАНТОВАЯ ХИМИЯ — учение о строении и физико-химич. свойствах молекул (а также других химич. объектов исследования ионов, радикалов, комплексов), основанное на представлениях современной квантовой теории и, в частности, на применении квантовой механики. К. х. охватывает учение о природе химич. связи, о валентности, об электронной структуре молекул, о спектроскопических (оптических и радиочастотных), электрических и магнитных свойствах молекул, о силах взаимодействия и реакционной способности молекул. К. х. является пограничной теоретич. дисциплиной на стыке физики и химии и тесно смыкается с соответствующими разделами физики (с теоретической атомной и молекулярнор физикой). Пределы применимости К. х. определяются пределами применимости теоретического, расчетного подхода к проблемам химии, а основой ее математич. аппарата служит математич. аппарат квантовой механики. [c.263]

Принцип дополнительностн в квантовой механике основывается на реальных свойствах микрочастиц. Мо" жем ли мы рассматривать исключительную сложность организмов как достаточное основание для установления дополнительности между биологией и физикой или между целостностью организма и его физико-химической структурой Выходит ли понимание столь сложной системы как целого за пределы физики и химии [c.330]

Применение квантовой механики к проблемам строения молекул и химической связи в определенных пределах было весьма успешным. Почти все основные проблемы химии сейчас могут быть качественно, а в некоторых случаях и полуколичественно рассмотрены в тердшнах квантовой механики. Мы теперь можем дать удовлетворительные рациональные ответы на такие существенные вопросы, как следующие Что обусловливает образование химической связи между двумя атомами Что такое валентность и почему элементы имеют характерные для них валентности Почему в четыреххлористом углероде атомы хлора расположены вокруг центрального атома углерода в вершинах тетраэдра, а не иначе, например в вершинах квадрата Почему ароматические соединения отличаются так сильно по своим химическим свойствам от других ненасыщенных соединений Далее, мы знаем, что классическая механика никогда не могла бы дать удовлетворительного ответа на эти вопросы. [c.285]

Тема данной книги — метод МО, или одночастичное приближение, сердцевиной которого является простой метод ХФ. Поэтому мы не затронули здесь многие другие, по-своему замечательные методы квантовой химии, например метод функций Грина, привлекательный тем, что он позволяет объяснить сложные физические и химические эффекты при помощи простых моделей, учитывающих самые существенные члены гамильтониана взаимодействия. Все большее значение приобретает широко распространившаяся в среде квантовых химиков диаграммная техника (метод функций Грина — ее частный случай), при помощи которой удается точно описать структуру методов расчета сложных молекулярных систем. Создавшие диаграммную технику физики Фейнман и Дайсон придумали ее для детального анализа физического смысла общего члена ряда теории возмущений в квантовой механике и квантовой теории поля. Но задача квантовой химии отличаются от задач фундаментальной физики. Квантовых химиков и химиков-вычислителей обычно интересует лишь вопрос о том, как добиться необходимой в химии точности вычислений (несколько ккал/моль по энергии), не выходя за пределы возможностей методов расчета с ограниченным числом параметров. Для достижения этой цели надо, хотя и в другом, чем в физике, смысле, но столь же тщательно проанализировать корреляцию электронов. Именно этой, одной и той же с физической точки зрения, цели служат применяемые в химии методы ВК, многочастичной теории возмущений, функций Грина и т. п. Кроме того, для вычислительной квантовой химии характерна задача рационального выбора системы базисных функций — чисто искусственных объектов, не имеющих прямого физического смысла (артефакты). Наличие таких вспомогательных величин не является недостатком, скорее, наоборот если ими активно и умело распорядиться, то при помощи простого базиса можно с удовлетворительной точностью рассчитать ту или иную физическую величину, т. е. получить для нее результат, не имеющий случайного характера. Развитие подобных неэмпирических (аЬ initio) теорий, по-видимому, приведет к тому, что существующие в настоящее время полуэмпирические методы типа ППДП. МЧПДП и т. п. отойдут в прошлое и постепенно забудутся, а их [c.440]

Что такое жизнь Различные аспекты этого труднейшего вопроса относятся к областям физйки и химии, математики и кибернетики, биологии и философии. Классический образец подхода физика демонстрирует книга основоположника квантовой механики Э. Шредингера Что та ое жизнь Обсуждая возможные наименьшие размеры живых существ, 1Пред 1 Сгер устанавливает важный для теоретической биологии результат. Оказывается, имеется опредо-ленная граница, предел для миниатюризации живых [c.84]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология