Квантовая теория Гельмана

1. Становление квантовой химии
2. Научные успехи Ганса Гельмана

Тщательно изучая построение различных веществ, у ученых-химиков начало появляться огромное количество вопросов, на которые сумела тать ответы и решить ряд проблем квантовая химия.

Одними из разделов квантовой химии считаются:

• квантовая теория химических взаимосвязей и межмолекулярных взаимных воздействий.
• квантовая теория построения молекул.
• квантовая теория химических реакционных процессов и способности к реакциям.

Становление квантовой химии

Квантовая химия начала зарождаться в средине 1920-х годах. Ее развитие осуществлялось параллельно с квантовой механикой, которая послужила основанием для нового прогрессивного научного направления. Формирование квантовой химии было непростым, так как решения многих задач, осуществляемых посредством квантовохимических уравнений, зачастую расходились с результатами решения классических уравнений. Это поясняется тем, что уравнением Шредингера, которое считается основой всех вычислений в квантовой механике, может быть доступным осуществить вычисления лишь для структур, имеющих одну либо две молекулы.

Таким образом, исследователям потребовалось обратиться к некоторым оптимизациям в осуществлении расчетов квантовомеханических заданий, которые сумели принять смягченные правила, однако не производили искажений всеобщих итогов. Достаточно быстро квантовохимические методики оказались стандартной процедурой в нынешних химических расчетах.

Раньше не было единой теории, которая смогла бы объяснить обширную группу химических процессов, по данной причине совместно с физикой химия преобразовалась в прикладное точное научное направление, позаимствовав ее склад, основанный на математике.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Научные успехи Ганса Гельмана

Непосредственно после того, как было опубликовано в 1926 году уравнение австрийским физиком-теоретиком Эрвином Рудольфом Йозефом Александром Шредингером, являющееся ключевым уравнением квантовой механики многие ученые стали формировать и приблизительно решать уравнение Шредингера для простых атомов и молекул. Это были:

• Немецкий физик-теоретик Фриц Вольфганг Лондон.
• Немецкий физик Вальтер Генрих Гайтлер.
• Немецкий физик и химик Эрих Арманд Артур Йозеф Хюккель.
• Американский физик и химик-теоретик Джон Кларк Слэтер.
• Американский химик и кристаллограф Лайнус Карл Полинг.
• Американский физик и химик Роберт Сандерсон Малликен.

В. Гайтлер и Ф. Лондон уже в 1927 году произвели вычисления длины и энергии взаимосвязи в молекуле водорода. Однако ни один из них не применял понятие «квантовая химия». Впервые данное понятие возникло в качестве заглавия основополагающей публикации немецкого физика-теоретика Ганса Густава Адольфа Гельмана, который считается пионером квантовой химии.

Ганс Гельман родился в Германской империи, в городе Вильгельмсхафен, в 1903 году и трагически скончался в 1938 году. Обучение Ганс Гельман проходил в университетах Штутгарта и Киля, однако дипломную работу защищал в Институте химии кайзера Вильгельма в Берлине, где его руководителями были известные ученые в области радиохимии Отто Ган и Лизе Мейтнер.

В 1933 году Ганс Гельман переехал в Советский Союз вместе с женой и сыном, так как после захвата власти национал-социалистической немецкой рабочей партией он был признан несоответствующим политической линии Германии. Ганс Гельман был зачислен как иностранный специалист в московский научно-исследовательский физико-химический институт имени Льва Яковлевича Карпова на должность руководителя теоретической группы.

В 1937 году Ганс Гельман осуществил издание монографического труда «Квантовая химия», который был первым на планете учебным пособием по квантовой химии, охватившим большую часть вопросов данного научного направления деятельности. Этот труд обладал важным вкладом в развитие не только квантовой химии, но и квантовой механики, так как Ганс Гельман:

• Сформулировал и разработал теорему, получившую со временем название теорема Гельмана–Фейнмана.
• Осуществил внедрение термина «валентное состояние».
• Разработал полуэмпирический подход для расчетов энергетического потенциала, а также иных свойств комплексных атомов и молекул.

Сложно разобраться самому?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяОнлайн-репетиторЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Расчеты задач в квантовой механике посредством уравнения Шредингера сводились к сложным интегральным выражениям с большим количеством переменных. Это считалось очень сложным, поскольку в итоге вычислений скапливались некоторые огрехи, превышающие непосредственно значение интеграла, и вся работа утрачивала смысл.

Ганс Гельман разработал решение этого вопроса, и осуществил публикацию своего труда с подробным изложением собственной полуэмпирической методики вычисления энергетического потенциала и прочих свойств комплексных молекул и атомов. В данной публикации Гельман доказывает, что в молекуле расстояния между атомами характеризуются кулоновскими силами между заряженными элементарными частицами, взаимными обменными воздействиями электронов, отталкиванием между остовом одного атома и валентными электронами иного.

Ганс Гельман высказал предположение, что некоторые определяемые тепловые свойства обнаруживаются посредством интегралов, и те же интегралы возможно повстречать в уравнениях, которые характеризуют атомы и молекулы. Следовательно, создавались формулы для отыскания интегралов, вычисляемые калориметрами, а также спектрометрами. Эта информация применялась при вычислениях прочих сложных молекул.

В теории валентности, появившейся еще до возникновения квантовой механики, пренебрегались внутренние электроны атомов. Ганс Гельман пришел к выводам об ошибочности этого метода и продемонстрировал, каким образом данную информацию возможно принять к сведению. Он считал, что отношение количеств внутренних и внешних электронов атома определяет химические свойства атома.

Ученые осуществил введение термина «валентного состояния». Данный термин предполагает состояние, в которое осуществляют трансформацию атомы еще до участия в реакционном процессе, когда они сближаются. Эти познания о «валентном состоянии» содействовали пониманию характера энергии активации, в том числе помогли вычислениям данного энергетического потенциала.

В том числе, применив выделенную им всеобщую теорию поляризуемости атомов, межмолекулярных взаимных воздействий и дисперсионных сил, ученый произвел корректировки, отличающие уравнение состояния идеального газа и уравнение Ван дер Ваальса (для реального газообразного вещества). В итоге, собранные сведения соответствовали с экспериментальной информацией.

Таким же самым образом Ганс Гельман осуществил исследования значения принципа исключения Вольфганга Паули во взаимном воздействии атомов. Он подробно объяснил данный принцип и пояснил, каким образом его требуется использовать при квантовомеханических расчетах.

Посредством квантовой механики возможно произвести вычисления вероятного энергетического потенциала молекул в качестве функционала межатомных интервалов и валентных углов, а требуемые силовые константы возможно обрести при двукратном дифференциации данной функции. Для этого Ганс Гельман и независимо американский физик Ричард Филлипс Фейнман осуществили вывод некоторых формул, в дальнейшем получившим наименование «теорема Гельмана–Фейнмана».

Эта теорема является фундаментальным инструментарием квантовой химии. Но данная теорема имела не лишь прикладное значение, поскольку ряд известных физиков в основном осуществляли исследования определения понятия энергетического потенциала. Теорема Гельмана–Фейнмана осуществляет внедрение в квантовую механику подобие определения силы, и таким образом производит заполнение некоторых недостатков.