ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Квантовомехаиическая теория химической связи из "Физическая химия" К концу XIX и первой четверти XX в. совокупность накопившихся экспериментальных данных привела к мысли о том, что дии-жения вещественных объектов в малых пространственных областях атомно-молекулярных размеров существенным образом отличаются от доступных наблюдению крупномасштабных движений, описыза-емых классической механикой. [c.10] Сочетание корпускулярных и волновых свойств в едином движении называется корпускулярно-волновым дуализмом. Этот дуализм противоречит основным положениям классической физики и свидетельствует о том, что движения в атомно-молекулярных областях должны описываться иа основе принципиально новых законов. Лишь прн переходе к крупномасштабным движениям эти законы должны переходить в законы классической механики. [c.10] Законы движения микрочастиц устанавливаются квантовой механикой. В отличие от координатно-импульсного способа задания состояния в классической механике, в квантовой механике состояние задается некоторой функцией пространственных координат и времени, так называемой волновой функцией l)(Ji, у, г, t). [c.10] Уравнение Шрёдингера (1,1) описывает общий закон движения для одной микрочастицы и является одним из постулатов квантовой механики. Справедливость этого уравнения подтверждается согласием с опытом всех следствий, вытекающих из него в совокупности с другими постулатами квантовой теории. [c.11] В соответствии с тем, что волновые функции залают статистику величии, в частности статистику координат, они должны быть конечными. непрерывными и однозначными. Эти требования, налагаемые в теории на решения уравнения (1,1), приводят к квантованию, т. е. дискретности допустимых значений ряда физических величин. [c.12] волновая функция г з(л , у, г, 1) в каждый момент времени ( определяет, в частности, распределение вероятности местоположений микрочастицы при ее проявлении как целого. Это распределение вероятности иногда называют облаком вероятности или электронным облаком. Условные изображения электронных облаков весьма распространены и очень полезны, в частности, при анализе возможных химических взаимодействий. Распределение плотности в электронном облаке определяет распределение плотности вероятности воз.можных локализаций электрона как целого в различных точках пространства. [c.12] Рассмотрим стационарные состояния, т. е. такие, в каждом из которых полная энергия микрочастицы Е не меняется со временем (представляет собой интеграл движения). Молекула с установившейся системой химических связей — это система взаимодействующих ядер и электронов в некотором стационарном состоянии. [c.12] Уравнение (1,5) называется уравнением Шрёдингера для стационарных состояний. При его решении одновременно определяются волновые функции и допустимые значения Е полной энергии микросистемы. [c.13] Таким образом, при стационарных состояниях электронное облако не меняется со временем. [c.13] Этот интеграл называется интегралом ортогональности или перекрывания. Отличие его от нуля может служить мерой неортогональности. Условие взаимной ортогональности двух функций представлено на рис. 1. [c.13] Квантовомеханическая теория атома и молекулы сводится к нахождению удовлетворяющих уравнению Шрёдингера волновых функций гр и значений энергий Е. Рассмотрим решение уравнения Шрёдингера для электрона в потенциальном поле ядра. Примерами такой системы являются атом водорода и водородоподобные атомы, т. е. одноэлектронные ионы с зарядом ге ядра. [c.14] Это те же самые ограничения, которые были необходимы для магнитного квантового числа в теории Бора. [c.17] Этот ВЫВОД имеет общее значение не существует такого состояния вещества, в котором энергия его частиц могла быть равна нулю. [c.18] Помимо указанных в квантовой химии употребительны дополнительные индексы. Например, 2/ -состояния обозначают, 11)2р. [c.18] Поскольку энергия электрона в атоме водорода определяется величиной я и не зависит от остальных квантовых чисел, то может быть несколько состояний электронов с одинаковой энергией. Такие состояния называются вырожденными. Вырождение исчезает при воздействии на электрон в атоме водорода внешнего электрического и магнитного полей. [c.19] Экспериментальные факты указывают на существование у ряда микрочастиц, например, у электронов, протонов, нейтронов, специфической внутренней степени свободы. С этой внутренней степенью свободы связан некоторый собственный механический момент частицы, не зависящий от ее орбитального движения. Этот механический момент частицы зависит от квантового числа, которое называется спином и равно = 1/2. Спиновое квантовое число не входит в уравнение Шрёдингера. [c.19] В релятивистской квантовой механике, развитой Дираком, спиновое квантовое чИсло выводится как следствие математических соотношений наряду с другими тремя квантовыми числами. [c.19] Одноэлектронные волновые функции , ф) для атома водо-. [c.19] Вернуться к основной статье