Чи можна порахувати хімію? Квантова хімія
Чи можна порахувати хімію? Насилу і тільки прості молекули. Це намагається робити квантова хімія, вибудовуючи різні моделі хімічного зв'язку. На основі квантової механіки розглядаються будова і властивості хімічних сполук, реакційна здатність, кінетика і механізм хімічних реакцій.
Через складність об'єктів застосовують наближені методи розрахунку (наприклад, метод молекулярних орбіталей).
Комп'ютерна (обчислювальна) хімія - Дисципліна, що використовує математичні методи для розрахунку молекулярних властивостей, амплітуди ймовірності знаходження електронів в атомах, симуляції молекулярного поведінки.
Обчислювальна квантова хімія дозволяє розраховувати з досить високою точністю такі важливі характеристики молекул, як рівноважні меж'ядерние відстані і валентні кути, енергії хімічних зв'язків, бар'єри внутрішнього обертання і бар'єри переходу між різними конформаціями, енергії активації найпростіших хімічних реакцій, а також величини, які важко або навіть неможливо визначити експериментально (наприклад, енергії і геометричний параметри молекул в збуджених станах, ймовірності квантових переходів і т.п.).
На основі квантової хімії розроблена теорія електронних спектрів поглинання і люмінесценції молекул, фотоелектронних і рентгеноелектронних спектрів. Квантова теорія електричних і магнітних властивостей молекул сприяла впровадженню в хімію фізичних методів дослідження, зокрема електронного парамагнітного резонансу, ядерного магнітного резонансу та ядерного квадрупольного резонансу, і значно полегшила інтерпретацію експериментальних результатів.
Методи квантової хімії використовуються в молекулярної біології, наприклад, для розрахунку моделей біологічних мембран, моделювання роботи м'яза. Результати Квантовохімічне розрахунків спільно з даними, що отримуються методами теоретичної фізики, починають використовувати в матеріалознавстві для спрямованого створення матеріалів із заданими властивостями, органічних напівпровідників, композиційних матеріалів.
Хімічний зв'язок - Явище взаємодії атомів, обумовлене перекриванням електронних хмар зв'язуються частинок, яке супроводжується зменшенням повної енергії системи. За сучасними уявленнями хімічний зв'язок між атомами має електростатичну природу. Під хімічним зв'язком розуміють електричні сили тяжіння, що утримують частинки один біля одного. В обсязі фізичного тіла 99% - хімічний зв'язок, 1% - маса (ядра атомів).
Головна відмінність хімічного зв'язку від інших видів взаємодії між атомами полягає в тому, що її утворення визначається зміною стану електронів в молекулі порівняно з вихідними атомами. Розрізняють такі види хімічного зв'язку: Ковалентний (полярний і неполярная- обмінна і донорно-акцепторні), іонна, воднева і металева.
Власне хімія починається там, де є факт утворення між частинками хімічного зв'язку. Наприклад, натрій і хлор окремо - дуже шкідливі речовини, а в результаті взаємодії утворюють іонну зв'язок і перетворюються в абсолютно необхідну нам кухонну сіль (хлорид натрію). А ось зіткнення більярдних куль - процес фізичний: було дві кулі і розлетілися дві кулі.
Інститутів квантової хімії в Росії немає. Є відділи та лабораторії квантової або теоретичної хімії в провідних академічних інститутах. Можна почитати: Грибов Л.А. Квантова хімія: Підручник. М .: Гардарики, 1999.
