История и методология химии. История становления и эволюции представлений о валентности и химической связи. Миттова И.Я - 45 стр.

UptoLike

Рубрика: 

45
процедуры самосогласования), эффективность применения которых зависит от
изучаемых объектов и их свойств.
Начиная с конца шестидесятых годов XX столетия, прослеживается
интенсивное развитие новой модификации ММО, не использующей
приближения ЛКАО . В этом варианте ММО были объединены статистическая
модель атома и некоторые модели теории твердого тела. В результате удалось
построить специальные МО, которые стало удобно определять путем
численного (не аналитического ) решения уравнения Шредингера также по
схеме ССП. Расчеты по этому новому модифицированному методу, почти не
уступая по точности неэмпирическим расчетам ССП МО ЛКАО , обычно
требуют для своего проведения гораздо меньше машинного времени.
Специалисты убеждены, что указанный метод особенно перспективен для
количественных расчетов больших молекул.
Для химии важное значение метода МО (особенно в форме МО ЛКАО ),
прежде всего , определяется тем, что с его помощью удается получать данные о
строении и свойствах молекул, исходя из соответствующих характеристик
атомов. Поэтому почти все современные концепции химической связи и
химической реакционной способности базируются на представлениях метода
МО. Теория МО выработала универсальный язык, в принципе пригодный для
описания любых молекул, строение которых отличается очень большим
разнообразием и сложностью . Метод МО включает наиболее общие
физические представления об электронном строении молекул и (что не менее
важно ) использует математический аппарат , наиболее пригодный для
проведения количественных расчетов на ЭВМ.
3.3. Квантовая химия и строение твердого тела
Подробно рассмотренные метод валентных связей (МВС) и метод
молекулярных орбиталей (ММО), прежде всего , предназначены для квантово-
химического описания строения и физико - химических свойств молекул.
Использование различных полуэмпирических приближений в рамках этих
методов, тем не менее, позволяет получать удовлетворительные результаты
даже при описании структур сложных органических молекул.
Однако необходимо напомнить, что при обычных условиях подавляющее
большинство неорганических веществ существует в виде твердых тел,
имеющих преимущественно немолекулярное строение . Поэтому объяснить их
строение и физико - химические свойства нельзя с позиций ни метода валентных
связей, ни метода молекулярных орбиталей.
Для твердых неорганических веществ наиболее характерным является
кристаллическое состояние . Кристаллы многих минералов и драгоценных
камней были известны и описаны еще несколько тысячелетий назад.
Геометрически правильная внешняя форма кристаллов, образующихся в
природных и лабораторных условиях, еще в XVII веке натолкнула ученых на
мысль, что кристаллические твердые тела образуются посредством регулярного
повторения в пространстве одного и того же структурного элемента. В XVIII
                                                                                               45

про це дуры само со гласо в ания), эффе ктив но ст ь приме не ния ко т о рых зав исит о т
изучае мых о бъ е кто в и их св о йст в .
       Начиная с ко нца ш е ст иде сят ых го до в XX ст о ле т ия, про сле ж ив ае т ся
инт е нсив но е разв ит ие         но в о й мо дификации М М О ,           не испо льзую щ е й
приближ е ния ЛК АО . В эт о м в ариант е М М О были о бъ е дине ны ст ат ист иче ская
мо де ль ат о ма и не ко т о рые мо де ли т е о рии т в е рдо го т е ла. В ре зульт ат е удало сь
по ст ро ит ь спе циальные М О , ко т о рые ст ало удо бно о пре де лят ь пут е м
числе нно го (не аналит иче ско го ) ре ш е ния урав не ния Ш ре динге ра т акж е по
схе ме С С П. Расче т ы по эт о му но в о му мо дифициро в анно му ме т о ду, по чт и не
уст упая по т о чно ст и не эмпириче ским расче т ам С С П М О ЛК АО , о бычно
т ре бую т для св о е го про в е де ния го раздо ме ньш е маш инно го в ре ме ни.
С пе циалист ы убеж де ны, чт о указанный ме т о д о со бенно пе рспе ктив е н для
ко личе ст в е нных расче т о в бо льш их мо ле кул.
       Д ля химии в аж но е значе ние ме т о да М О (о со бенно в фо рме М О ЛК АО ),
пре ж де в се го , о пре де ляе т сят е м, чт о с е го по мо щ ью удае т сяпо лучат ь данные о
ст ро е нии и св о йст в ах мо ле кул, исхо дя из со о т в е т ст в ую щ их характе рист ик
ат о мо в . По эт о му по чт и в се со в ре ме нные ко нце пции химиче ско й св язи и
химиче ско й ре акцио нно й спо со бно ст и базирую т ся на пре дст ав ле ниях ме т о да
М О . Т е о рия М О в ырабо т ала унив е рсальный язык, в принципе приго дный для
о писания лю бых мо ле кул, ст ро е ние ко т о рых о т личае т ся о че нь бо льш им
разно о бразие м и сло ж но ст ью . М е т о д М О в клю чае т наибо ле е о бщ ие
физиче ские пре дст ав ле ния о бэле ктро нно м ст ро е нии мо ле кул и (чт о не ме не е
в аж но ) испо льзуе т мат е мат иче ский аппарат , наибо ле е приго дный для
про в е де нияко личе ст в е нных расче т о в на Э В М .

         3.3. К вантовая х им ия и стр оение твер дог о тела

       По дро бно рассмо т ре нные ме т о д в але нт ных св язе й (М В С ) и ме т о д
мо ле кулярных о рбит але й (М М О ), пре ж де в се го , пре дназначе ны для квант о в о -
химиче ско го о писания ст ро е ния и физико -химиче ских св о йст в мо ле кул.
Испо льзо в ание различных по луэмпириче ских приближ е ний в рамках эт их
ме т о до в , т е м не ме не е , по зв о ляе т по лучат ь удо в ле т в о рит е льные ре зульт ат ы
даж е при о писании ст руктур сло ж ных о рганиче ских мо ле кул.
       О днако не о бхо димо напо мнит ь, чт о при о бычных усло в иях по дав ляю щ е е
бо льш инст в о не о рганиче ских в е щ е ст в сущ е ст в уе т в в иде т в е рдых т е л,
име ю щ их пре имущ е ст в е нно не мо ле кулярно е ст ро е ние . По эт о му о бъ яснит ь их
ст ро е ние и физико -химиче ские св о йст в а не льзяс по зиций ни ме т о да в але нт ных
св язе й, ни ме т о да мо ле кулярных о рбит але й.
       Д ля т в е рдых не о рганиче ских в е щ е ст в наибо ле е характе рным яв ляе т ся
крист алличе ско е со ст о яние . К рист аллы мно гих мине рало в и драго це нных
камне й были изв е ст ны и о писаны е щ е не ско лько т ысяче ле т ий назад.
Ге о ме т риче ски прав ильная в не ш няя фо рма крист алло в , о бразую щ ихся в
приро дных и лабо рат о рных усло в иях, е щ е в XVII в е ке нат о лкнула уче ных на
мысль, чт о крист алличе ские т в е рдые т е ла о бразую т сяпо сре дст в о м ре гулярно го
по в т о ре ния в про ст ранст в е о дно го и т о го ж е ст руктурно го эле ме нт а. В XVIII