Κβαντική χημεία: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
Χωρίς σύνοψη επεξεργασίας |
μ →Ιστορία: Συμπλήρωση ορισμών και προσθήκη δυνατοτήτων / |
||
Γραμμή 1:
{{πηγές|28|06|2015}}
Η '''Κβαντική Χημεία''' είναι ο κλάδος εκείνος της [[Θεωρητική χημεία|Θεωρητικής
Γενικά, οι βασικοί νόμοι της Κβαντομηχανικής που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή ενός χημικού συστήματος εκφράζονται μαθηματικά από περίπλοκες εξισώσεις που είναι είτε πολύ δύσκολο, είτε (συχνότερα) αδύνατο να επιλυθούν «με μολύβι και χαρτί», οπότε γίνεται εκτεταμένη χρήση των ηλεκτρονικών υπολογιστών για την αριθμητική επίλυση των ορισθέντων προβλημάτων, έπειτα από κατάλληλες προσεγγίσεις. Έτσι, οδηγούμαστε στο χώρο της υπολογιστικής Κβαντικής Χημείας.
== Ιστορία ==
Γραμμή 17 ⟶ 19 :
Σαρώνοντας όλες τις δυνατές θέσεις στο χώρο των πυρηνικών συντεταγμένων, δηλαδή όλες εκείνες τις δυνατές γεωμετρίες τις οποίες μπορεί να λάβει το υπό εξέταση μόριο, αποκαλύπτεται μια [[υπερεπιφάνεια δυναμικής ενέργειας]] 3Ν–6 (ή 5) διαστάσεων (Ν = αριθμός ατόμων του μορίου). Υπό την επιρροή της δυναμικής αυτής ενέργειας (δηλαδή εντός της υπερεπιφάνειας αυτής), οι πυρήνες δονούνται και περιστρέφονται (οι μεταφορικοί βαθμοί ελευθερίας έχουν απαλειφθεί λόγω αναγωγής της κινήσεως του μορίου στην κίνηση του κέντρου μάζας του). Σε ένα [[διατομικό μόριο]] η υπερεπιφάνεια ανάγεται σε [[καμπύλη δυναμικής ενέργειας]], αφού υπάρχει μία μόνο ανεξάρτητη μεταβλητή (η διαπυρηνική απόσταση). Η ''γεωμετρία ισορροπίας του μορίου'' είναι εκείνη η γεωμετρία στην οποία το μόριο αποκτά την ελαχίστη ενέργεια. Όταν δεν εμφανίζεται ελάχιστο στην επιφάνεια, σημαίνει ότι το μοριακό σύστημα είναι ''μη δέσμιο''.
== Δυνατότητες ==
Πριν την ανάπτυξη της Κβαντικής Χημείας η προσέγγιση των προβλημάτων που αφορούσαν την ατομική και μοριακή δομή και δραστικότητα ήταν καθαρά πειραματική. Πιο συγκεκριμένα, έπειτα από την πραγματοποίηση διαφόρων πειραμάτων, γινόταν συλλογή των δεδομένων και επεξεργασία τους για να προκύψουν λογικά συμπεράσματα. Αυτή η αντιμετώπιση ήταν πολύ χρήσιμη για την εξαγωγή κυρίως ποιοτικών συμπερασμάτων (π.χ. ο άνθρακας σχηματίζει τέσσερις δεσμούς), και λιγότερο ποσοτικών (π.χ. εύρεση του μερικού φορτίου του οξυγόνου στο μόριο του νερού). Ένα άλλο πρόβλημα της εν λόγω αντιμετώπισης όλων των ζητημάτων, δομής και δραστικότητας, της Χημείας ήταν και συνεχίζει να είναι η χρονοβόρα και, σε αρκετές περιπτώσεις, υψηλού κόστους πειραματική διαδικασία που απαιτείται να ακολουθηθεί (π.χ. μέτρηση μιας ιδιότητας που μεταβάλλεται με τη θερμοκρασία για πολλές θερμοκρασίες και για πολλές διαφορετικές ενώσεις). Το δεύτερο πρόβλημα, που αναφέρεται, μπορεί να επιλυθεί σε πολλές περιπτώσεις γρηγορότερα με χρήση κάποιας θεωρητικής μεθόδου, λαμβάνοντας υπόψιν την τεράστια ανάπτυξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών στην εποχή μας (να τονισθεί βέβαια ότι αυτό δε συνεπάγεται ότι οι πειραματικές τεχνικές έχουν χάσει το ενδιαφέρον τους).
Παρακάτω αναφέρονται ορισμένες, μεταξύ άλλων, ενδιαφέρουσες δυνατότητες που παρέχονται από τα σύγχρονα λογισμικά υπολογιστικής Κβαντικής Χημείας:
* Θεωρητική εξαγωγή [[Φασματοσκοπία|φασμάτων]], με σημαντικό βαθμό ομοιότητας με τα πειραματικά. Αυτό γίνεται μέσω του υπολογισμού των ενεργειών των καταστάσεων στις οποίες μπορεί να βρεθεί λόγου χάριν ένα κινούμενο ηλεκτρόνιο ([[φάσματα UV]]) ή ένας ταλαντούμενος [[ομοιοπολικός δεσμός]] ([[Φασματοσκοπία υπερύθρου|φάσματα IR]]) και την σύνδεση της διαφοράς της ενέργειας με [[φωτόνιο]] κατάλληλου μήκους κύματος (ή συχνότητας), που δύναται να προκαλέσει την ενεργειακή μετάπτωση.
* Εύρεση του μήκους ενός ομοιοπολικού δεσμού (δηλαδή της απόστασης μεταξύ δύο γειτονικών πυρήνων, δύο χημικά συνδεδεμένων ατόμων σε μια ένωση).
* Εύρεση της ισχύος ενός ομοιοπολικού δεσμού.
* Προσδιορισμός των μερικών φορτίων των ατόμων (λόγω διαφοράς [[Ηλεκτραρνητικότητα|ηλεκτραρνητικότητας]]) σε μια ένωση.
* Προσδιορισμός των δραστικών, για κάποια [[Χημική αντίδραση|αντίδραση]], τμημάτων ενός μορίου.
* Εξαγωγή συμπερασμάτων για την ταχύτητα και το μηχανισμό κάποιας χημικής αντίδρασης.
* Άλλες εφαρμογές.
{{authority control}}
[[Κατηγορία:Θεωρητική χημεία|Χημεια]]
| |||