рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Современное состояние и перспективы развития квантовой химии

Современное состояние и перспективы развития квантовой химии - раздел Биология, Квантовые концепции в химии Современное Состояние И Перспективы Развития Квантовой Химии. Анализ Э...

Современное состояние и перспективы развития квантовой химии.

Анализ электронного строения молекул строения электронных оболочек, распределения электронной плотности и др. позволил интерпретировать различные типы химических связей, многие понятия классической теории химического строения и химической кинетики, такие как валентность, кратность химических связей, сопряжение и сверхсопряжение, энергия активации химический реакций и др. На начальных этапах развития квантовой химии были введены в химию новые понятия - гибридизация атомных орбиталей, у- и р-связи, трехцентровые связи, спин-орбитальное взаимодействии, электроотрицательность атомов, порядки связей, индексы реакционной способности и пр. Были установлены корреляции между вычисляемыми характеристиками как правило, для равновесных конфигураций атомных ядер молекулы и свойствами вещества, а также его поведением в химических реакциях, развита качественная теория реакционной способности молекул.

В 60-е гг. сформулирован и разработан принцип сохранения орбитальной симметрии в химических реакциях.

Квантовохимические расчеты поверхности потенциальной энергии создали основу для решения задачи об особенностях движения динамике ядер частиц, участвующих в элементарном акте химической реакции. В результате стало возможным вычислять сечения реакции и микроскопической константы скорости, характеризующие переход из исходного квантового состояния системы в конечное.

Благодаря развитию вычислительных методов и значительному совершенствованию неэмпирических расчетов электронного строения молекул было установлено, что для достижения точности расчетов, сравнимой с точностью лучших экспериментальных измерений, вариационные волновые функции должны быть построены на значительно более широком базисе исходных функций, чем при использовании методов молекулярных орбиталей, и содержать слагаемые, отвечающие не одной, а нескольким различным конфигурациям электронной оболочки.

Это позволяет получить более сложную картину электронного строения молекул, учитывающую локальное, а не усредненное по всем возможным положениям влияние электронов друг на друга, т.е. электронную корреляцию. Расчеты показывают, что во многих случаях электронная корреляция определяющим образом влияет на энергетические и другие характеристики молекул. Квантовохимические исследования позволили выявить ряд новых особенностей движения ядер частиц, составляющих молекулу.

Так, было обнаружено наличие множественных минимумов на потенциальных поверхностях, разделенных сравнительно невысокими потенциальными барьерами. Кроме того, обнаружена высокая чувствительность электронного строения молекул в возбужденных состояниях к изменению конфигурации их ядер и к малым внешним изменениям. Переход к локализованным молекулярным орбиталям позволил по-новому оценить такие понятия классической теории химического строения, как двухцентровые связи, возбуждение той или иной отдельной связи или функциональной группы в молекуле и т.п а также подтвердил возможность использовать характеристики, относящиеся к данному молекулярному фрагменту например, параметры распределения электронной плотности, энергию фрагмента и др для всех молекул одного гомологического ряда, включающих этот фрагмент.

Вычислительная квантовая химия позволяет рассчитывать с достаточно высокой точностью такие важные характеристики молекул, как равновесные межъядерные расстояния и валентные углы, энергии активации простейших химический реакций, а также величины, которые затруднительно или даже невозможно определить экспериментально например, энергии и геометрические параметры молекул в возбужденных состояниях, вероятности квантовых переходов и т.п Квантовая химия позволяет учесть эффекты, связанные с проявлением взаимодействия между различными типами движений в молекулах.

Было выяснено, в частности, в каких случаях адиабатическое приближение неприменимо и движение электронов и ядер следует рассматривать одновременно в их взаимодействии.

Такое взаимодействие в определенных случаях приводит к неустойчивости симметричной геометрической конфигурации молекулы эффекты Яна-Теллера. На основе квантовой химии разработана теория электронных спектров поглощения и люминесценции молекул, фотоэлектронных и рентгеноэлектронных спектров. Квантовая теория электрических и магнитных свойств молекул способствовала внеднению в химию физических методов исследования, и значительно облегчила интерпретацию экспериментальных результатов.

Получено большое число расчетных данных по вероятностям электронных переходов, временам жизни возбужденных состояний и спектроскопич. постоянным молекул. К числу основных направлений развития квантовой химии относятся всестороннее изучение влияния электронной корреляции на свойства молекул в различных состояниях и на особенности взаимодействия молекул между собой изучение связи различных типов движений в молекулах и установление специфики состояний и свойств, в которых эта связь играет определяющую роль получение и накопление достоверных численных данных высокой точности по свойствам молекул, необходимых для решения прикладных вопросов развитие теории колебательных и колебательно-вращательных спектров молекул, анализ особенностей колебательного движения при сильном возбуждении многоатомных молекул, переход к локальным колебаниям и др. В исследовании межмолекулярных взаимодействий задачи квантовой химии заключаются в нахождении потенциалов взаимодействий при различных ориентациях молекул, установлении зависимости этих потенциалов от строения молекул, создании моделей, позволяющих учесть влияние среды на свойства молекул и механизмы элементарных процессов.

Это позволит решить ряд проблем адсорбции и гетерог.катализа, поведения примесных молекул в твердом теле и др. Разработка этих направлений оказывает заметное влияние на развитие квантовой химии твердого тела. Изучение химии и физики плазмы, развитие лазерной техники, анализ процессов в атмосфере и космосе потребовали создания новых теоретических методов, позволяющих исследовать эволюцию молекулярных систем на основе временного уравнения Шредингера.

Эти методы применяются, например, при исследовании упругих столкновений атомов, ионов и молекул, развития молекулярных систем после импульсного их возбуждения лазерным излучением, при анализе динамики элементарного акта химических реакций, прежде всего газофазных. Квантвохимические представления и методы начинают активно применяться при изучении высокомолекулярных соединений.

В частности, созданы адекватные модели для описания высокой проводимости органических полимеров, переноса заряда по цепи полимера, а также ряда других процессов.

Методы квантовой химии используются в молекулярной биологии, например для расчета моделей биологических мембран, моделирования работы мышцы и др. Результаты квантовохимических расчетов совместно с данными, получаемыми методами теоретической физики, начинают использовать в материаловедении для направленного создания материалов с заданными электрическими и магнитными свойствами - сплавов, органических полупроводников, композиционных материалов и др.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Квантовые концепции в химии

Количественной мерой валентности атома элемента Э служит число атомов водорода или кислорода эти элементы принято считать соответственно одно- или… В различных соединениях атомы одного и того же элемента могут проявлять… Поскольку электроны внутренних оболочек атома не участвуют в образовании химических связей, максимальную валентность…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Современное состояние и перспективы развития квантовой химии

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Химическая связь
Химическая связь. Химия изучает процессы превращения молекул при воздействиях и при воздействии на них внешних факторов теплоты, света, электрического тока, магнитного поля, во время которых образу

Периодическая система элементов Д.И.Менделеева с точки зрения квантовой теории
Периодическая система элементов Д.И.Менделеева с точки зрения квантовой теории. Теория Периодической Системы была преимущественно создана Н.Бором 1913-21 на базе предложенной им квантовой модели ат

Понятие квантовой химии
Понятие квантовой химии. Квантовая химия - это раздел теоретической химии, в котором строение и свойства химических соединений, их взаимодействие и превращение в химических реакциях рассматриваются

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги