Кванттық химия

Уикипедия — ашық энциклопедиясынан алынған мәлімет
Навигацияға өту Іздеуге өту

Кванттық химия — химиялық қосылыстардың құрылысы мен қасиеттері кванттық механика түсініктері мен әдістері тұрғысынан қарастырылатын теориялық химияның бөлімі. Кванттық химия қосылыстардың табиғатын, валенттілікті, молекуланың электрондық құрылысқа тәуелді қасиеттерін (энергия шығару және сіңіру заңдылықтары, магниттік қасиеттері, кеңістіктегі құрылысы) және химиялық активтілігін қарастырады. Алғаш рет 1926 жылы В.Вернер Гейзенберг гелий атомын есептеп шығарды; ал неміс ғалымдары В.Гайтлер мен Ф.Лондон (1927) сутек молекулалары үлгісімен Коваленттік байланыстың кванттық механикалық интерпретациясын ұсынды. 1931 жылы Дж.Слейтер мен Л.Полинг бұл ұсынысты әрі қарай дамытып, оны валенттік байланыс әдісі деп атады. 1928 жылы Ф.Хунд (Германия), Р.Малликен (АҚШ), Дж. Леннард-Джонс (Ұлыбритания, 1929) және Э.Хюккель(1930) қазіргі кезде кеңінен таралған молекулалық орбиталдар әдісінің негізін қалады. 1927 жылы Д. Хартридің, ал 1930 жылы В.А. Фоктың өзара келісімді өріс әдісі, сондай-ақ, Дж. Слейтердің (1929 – 30) математикалық негіздегі конфигурациялық өзара әсер әдісі туралы еңбектері жарық көрді. Х.Бете (1929) мен Дж.Ван Флек (1932—1935) кристалдық өріс теориясын ашты. Кванттық химияның түсініктері мен әдістері жоғары молекулалы қосылыстарды зерттеуде кеңінен қолданылды. Кванттық химия әдістері молекулалық биологияда, материалтануда, органикалық шала өткізгіштер мен композициялық материалдар жасауда қолданылады.

Жалпы мәліметтер[өңдеу | қайнарын өңдеу]

Кванттық химияның негізгі міндеті Шредингер теңдеуін және оның атомдар мен молекулалар үшін релятивистік нұсқасын (Дирак теңдеуі) шешу болып табылады. Шредингер теңдеуін аналитикалық жолмен тек бірнеше жүйелер үшін шешуге болады (мысалы, қатаң ротатор сияқты модельдер үшін (тұрақты ядроаралық қашықтыққа ие сызықтық молекулаларды сипаттайтын модель, мұндай модельде энергия деңгейлері тек айналу кванттық санына байланысты) ), гармоникалық осциллятор, бір электронды жүйе). Нағыз көп атомды жүйелерде өзара әрекеттесетін электрондардың көп саны бар және мұндай жүйелер үшін бұл теңдеулердің аналитикалық шешімі жоқ және, ең алдымен, болашақта табылмайды. Осы себепті кванттық химияда әртүрлі жуық шешімдерді тұрғызу қажет. Жүйенің күрделілігі мен есептеу дәлдігіне қойылатын талаптардың артуымен шешімдерді табу күрделілігінің жылдам өсуіне байланысты кванттық химиялық есептеулердің мүмкіндіктері компьютерлік техниканың қазіргі дамуымен айтарлықтай шектеледі, дегенмен компьютерлік технологияның дамуындағы революциялық өзгерістер байқалды. Оның құнының айтарлықтай төмендеуіне әкелген соңғы екі онжылдық қолданбалы кванттық химияның дамуын айтарлықтай ынталандырды. Шредингер теңдеуінің шешімі көбінесе итерациялық әдісті (SCF-өзіндік консистенциялы өріс) пайдаланатын Хартри-Фок-Рутан теңдеуіне негізделеді және толқындық функцияның түрін табудан тұрады.

Дереккөздер[өңдеу | қайнарын өңдеу]