Κβαντική χημεία: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων

Η '''Κβαντική Χημεία''' είναι ο κλάδος εκείνος της [[Θεωρητική χημεία|Θεωρητικής Χημείας]] (και ειδικότερα της Θεωρητικής [[Φυσικοχημεία|Φυσικοχημείας]]) ο οποίος αποτελεί εφαρμογή της [[κβαντική μηχανική|Κβαντικής Μηχανικής]] (κλάδος της [[Φυσική|Φυσικής]]) στα προβλήματα της [[χημεία|Χημείας]]. Η ποιοτική και ποσοτική περιγραφή της ηλεκτρονικής συμπεριφοράς και δραστικότητας [[άτομο|ατόμων]] και [[μόριο|μορίων]] αποτελεί παράδειγμα εφαρμογής της Κβαντικής Χημείας. Να σημειωθεί ότι αν και θεωρητικός ο κλάδος της Κβαντικής Χημείας συνδέεται άμεσα με τις πειραματικές μετρήσεις και κυρίως με αυτές του πεδίου της [[Φασματοσκοπία|Φασματοσκοπίας]] [και συνηθέστερα της ηλεκτρονι(α)κής Φασματοσκοπίας: μελέτη αλληλεπίδρασης του [[Φως|φωτός]] (ηλεκτρομαγνητικό πεδίου ταλαντούμενων εντάσεων) με τα ηλεκτρόνια].

 

Γενικά, οι βασικοί νόμοι της Κβαντομηχανικής που χρησιμοποιούνται για την περιγραφή ενός χημικού συστήματος εκφράζονται μαθηματικά από περίπλοκες [[Μαθηματικά|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 ==

Μια εναλλακτική προσέγγιση ξεκίνησε να αναπτύσσεται το ίδιο έτος από τους [[Φρίντριχ Χουντ]] και [[Ρόμπερτ Σάντερσον Μούλικεν|Ρόμπερτ Μούλικεν]], στην οποία τα ηλεκτρόνια περιγράφονται από μαθηματικές συναρτήσεις ([[μοριακά τροχιακά]]) οι οποίες είναι απεντοπισμένες σε όλη την έκταση του μορίου. Κάθε μόριο αντιμετωπίζεται ως ξεχωριστή οντότητα ("ηνωμένο άτομο") αποτελούμενο από μοριακά τροχιακά στα οποία τοποθετούνται ένα–ένα τα [[ηλεκτρόνιο|ηλεκτρόνια]]. Κάθε ηλεκτρόνιο θεωρείται ότι κινείται στο [[ηλεκτρικό πεδίο]] το οποίο δημιουργείται λόγω της παρουσίας των πυρήνων των ατόμων και των υπολοίπων ηλεκτρονίων. Η αντιμετώπιση αυτή των μορίων έθεσε τα θεμέλια της [[Θεωρία μοριακών τροχιακών|θεωρίας των μοριακών τροχιακών]] (Molecular orbital theory ή MO theory). Η προσέγγιση αυτή είναι λιγότερο διαισθητική στους χημικούς, αλλά δεδομένου ότι συχνά αποδεικνύεται ικανότερη στην πρόβλεψη ιδιοτήτων από τη μέθοδο VB, είναι ουσιαστικά η κύρια υπολογιστική μέθοδος στην οποία βασίζεται μεγάλο μέρος των υπολογισμών οι οποίοι εκτελούνται σήμερα.

 

 

Το επόμενο βήμα συνίσταται στην επίλυση της [[εξίσωση Σρέντινγκερ|εξίσωσης του Σρέντινγκερ]] με τη χρήση της επιλεχθείσας Χαμιλτονιανής. Προηγουμένως, σχεδόν πάντοτε επιβάλλεται η [[προσέγγιση Μπορν-Οπενχάιμερ]] ή αλλιώς ''προσέγγιση των πακτωμένων πυρήνων'' η οποία έχει ως αποτέλεσμα την αποσύζευξη των κινήσεων των ηλεκτρονίων από τις κινήσεις των ατομικών πυρήνων. Λόγω της μεγάλης διαφοράς της πυρηνικής από την ηλεκτρονική [[μάζα]] κάθε ατόμου, αναμένεται ότι στη στιγμιαία κίνηση των ηλεκτρονίων οι πυρήνες θα κινούνται απείρως αργά, άρα θα παραμένουν ουσιαστικώς πακτωμένοι σε συγκεκριμένες θέσεις. Η εξίσωση Σρέντινγκερ επιλύεται για προκαθορισμένες θέσεις των ατόμων (προκαθορισμένη μοριακή γεωμετρία) και η υπολογισθείσα ενέργεια E ισούται με την ενέργεια πλήρους [[ιοντισμός|ιοντισμού]] του συστήματος σε ακίνητους ''γυμνούς'' πυρήνες και ηλεκτρόνια, σε άπειρη αναμεταξύ τους απόσταση.

* Εξαγωγή συμπερασμάτων για την ταχύτητα και το μηχανισμό κάποιας χημικής αντίδρασης.

* Άλλες δυνατότητες.

{{authority control}}

[[Κατηγορία:Θεωρητική χημεία|Χημεια]]