ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
30
Глава 3. Квантово - химические представления
о химической связи и валентности
Начиная с конца 20-х годов XX столетия, представления о природе и
характере валентности постоянно развивались параллельно с расширением и
углублением учения о химической связи. Существенный прогресс в понимании
двух этих фундаментальных положений химической науки связан с
использованием методов и принципов квантовой механики при изучении
природы химической связи и законов строения вещества.
Молекула представляет собой систему ядер и электронов, между которыми
действуют электрические (кулоновские ) силы (притяжения и отталкивания). В
классической механике и электростатике доказывается, что такого типа система
не имеет устойчивого равновесия. Поэтому, даже если принять устойчивость
атомов, которую нельзя объяснить на основе законов классической физики ,
невозможно без специфических квантово-механических закономерностей
объяснять устойчивость молекул. Особенно непонятным с точки зрения
классических представлений являлось существование молекул из одинаковых
атомов, (например, простейшей молекулы — H
2
). Рождение квантовой химии,
области теоретической химии, в которой вопросы строения и реакционной
способности химических соединений, химические связи рассматриваются на
основе представлений и методов квантовой механики , поистине открыло новую
эпоху в процессе эволюции учения о валентности и химическом сродстве
элементов. Различные физические характеристики молекулы (энергия,
электрические и магнитные дипольные моменты и др.) с помощью методов
квантовой химии могут быть получены как собственные значения операторов
соответствующих величин, если известен точный вид волновой функции.
Однако для систем, содержащих два и более электронов, пока не удалось
получить точного аналитического решения уравнения Шредингера. Если же
использовать функции с очень большим числом переменных, то можно
получить лишь приближенное решение , по числовой точности
аппроксимирующее сколь угодно точно идеальное решение . Поскольку
химическую науку интересуют системы с десятками и даже сотнями
30
Глава3. К вантово- х им ические пр едставления
о х им ической связи и валентности
Начиная с ко нца 20-х го до в XX ст о ле т ия, пре дст ав ле ния о приро де и
характе ре в але нт но ст и по ст о янно разв ив ались паралле льно с расш ире ние м и
углубле ние м уче нияо химиче ско й св язи. С ущ е ст в е нный про гре сс в по нимании
дв ух эт их фундаме нт альных по ло ж е ний химиче ско й науки св язан с
испо льзо в ание м ме т о до в и принципо в кв ант о в о й ме ханики при изуче нии
приро ды химиче ско й св язи и зако но в ст ро е ния в е щ е ст в а.
М о ле кула пре дст ав ляе т со бо й сист е му яде р и эле ктро но в , ме ж ду ко т о рыми
де йст в ую т эле ктриче ские (куло но в ские ) силы (прит яж е ния и о т т алкив ания). В
классиче ско й ме ханике и эле ктро ст ат ике до казыв ае т ся, чт о т ако го т ипа сист е ма
не име е т уст о йчив о го рав но в е сия. По эт о му, даж е е сли принят ь уст о йчив о ст ь
ат о мо в , ко т о рую не льзя о бъ яснит ь на о сно в е зако но в классиче ско й физики,
не в о змо ж но без спе цифиче ских квант о в о -ме ханиче ских зако но ме рно ст е й
о бъ яснят ь уст о йчив о ст ь мо ле кул. О со бенно не по нят ным с т о чки зре ния
классиче ских пре дст ав ле ний яв ляло сь сущ е ст в о в ание мо ле кул из о динако в ых
ат о мо в , (наприме р, про ст е йш е й мо ле кулы — H2). Ро ж де ние кванто во й хим и и ,
о бласт и т е о ре т иче ско й химии, в ко т о ро й в о про сы ст ро е ния и ре акцио нно й
спо со бно ст и химиче ских со е дине ний, химиче ские св язи рассмат рив аю т ся на
о сно в е пре дст ав ле ний и ме т о до в кв ант о в о й ме ханики, по ист ине о т крыло но в ую
эпо ху в про це ссе эв о лю ции уче ния о в але нт но ст и и химиче ско м сро дст в е
эле ме нт о в . Различные физиче ские характе рист ики мо ле кулы (эне ргия,
эле ктриче ские и магнит ные дипо льные мо ме нт ы и др.) с по мо щ ью ме т о до в
квант о в о й химии мо гут быт ь по луче ны каксо бст в е нные значе ния о пе рат о ро в
со о т в е т ст в ую щ их в е личин, е сли изв е ст е н т о чный в ид в о лно в о й функции.
О днако для сист е м, со де рж ащ их дв а и бо ле е эле ктро но в , по ка не удало сь
по лучит ь т о чно го аналит иче ско го ре ш е ния урав не ния Ш ре динге ра. Е сли ж е
испо льзо в ат ь функции с о че нь бо льш им число м пе ре ме нных, т о мо ж но
по лучит ь лиш ь приближ е нно е ре ш е ние , по число в о й т о чно ст и
аппро ксимирую щ е е ско ль уго дно т о чно иде ально е ре ш е ние . По ско льку
химиче скую науку инт е ре сую т сист е мы с де сят ками и даж е со т нями
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- …
- следующая ›
- последняя »
