ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
На самом деле, как мы увидим дальше, природа химического связыва-
ния существенно сложнее. Это обусловлено тем, что и ядра, и электроны
являются микрочастицами, для которых законы поведения существенно
более сложны, нежели чем законы классической механики. Прежде всего,
электроны в атомах и молекулах не ведут себя как частицы, их поведение в
какой-то мере аналогично поведению заряженного газа. Как мы видели из
вышеприведенных формул, система, состоящая из трех точечных зарядов
неустойчива – она стремится слипнуться. Молекулы так себя не ведут из-за
того, что электронный газ не может весь сконцентрироваться точно посе-
редине между ядрами, а размыт по всему объему молекулы и, следователь-
но, вся система не может слипнуться, как это должно произойти в случае то-
чечных зарядов.
В настоящее время квантовая химия является теоретической основой
всех разделов химии – органической и неорганической, физической химии,
различным видам спектроскопии и т.д. Квантовая химия успешно решает
многие научные задачи – в стыковке со многими видами спектроскопии
при помощи ее изучается строение вещества, исследуются механизмы про-
текания химических реакций, в том числе – и на поверхности, исследуются
биологические и биолого-активные вещества, полезные или летальные
свойства которых часто, если не сказать – практически всегда, связаны с их
атомным и электронным строением, исследование структуры новых высо-
коперспективных материалов, таких, как например, высокотемпературные
сверхпроводники, формы элементарного углерода, комплексы переходных
металлов, динамические свойства атомов и ионов в различных кристалли-
ческих и молекулярных структурах, и многое, многое другое.
Результатом применения методов квантовой химии является инфор-
мация о плотностях электронных состояний, распределение электронной
плотности, потенциальные поверхности реакций и барьеры перегруппиро-
вок, расчет различных спектроскопических величин, таких как колебатель-
ные спектры, электронные и рентгеновские спектры, оптические спектры,
параметры спектров ядерного и электронного магнитных резонансов.
В настоящее время квантовая химия является, пожалуй, самым деше-
вым, доступным и универсальным методом исследования атомной и элек-
тронной структур вещества. Правда, необходимо понимать, что человече-
ство, тем не менее, не может совсем отказаться от дорогостоящих экспери-
ментальных методик исследования вещества, так как результаты квантово-
химических исследований необходимо подтверждать ключевыми экспери-
ментами.
В представленном пособии в полной мере рассматривать инструмент
расчета наноструктур мы не будем, составим лишь обзор этих методов.
Все расчеты рассматриваемых структур основаны на постулатах и ма-
тематическом аппарате квантовой механики, основой которой является
уравнение Шредингера [6]
ψ=
ψ
H
dt
d
ih
. (2.1)
Основной задачей квантовой химии является нахождение решения
уравнения на собственные значения вида
ψ
=
ψ
lL (2.2)
для различных операторов. Для ряда операторов – таких, как, например,
оператор проекции импульса, эти решения выписываются сразу. Действи-
тельно, в этом случае уравнение (2.2) принимает вид
ψ=
ψ
−
x
p
dx
d
ih . (2.3)
И нетрудно убедится, что оно удовлетворяется функцией
=ψ
xhp
i
x
expсonst , (2.4)
где p
x
– постоянная, причем спектр ее значений неограничен: –∞ < p
x
< +∞.
Функция вида (2.4) обладает всеми свойствами волновой функции – она
однозначна, непрерывна и нормирована, так что на собственные значения
p
x
в данном случае не накладывается никаких ограничений.
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
- …
- следующая ›
- последняя »
