Реферат: Основы квантовой механики и ее значение для химии

Введение

Концепции и методы, разработанные в какой-то одной области естествознания, не остаются лишь её достоянием. Всегда происходило и сейчас происходит интенсивное взаимопроникновение и взаимообогащение разных наук. Ведущей дисциплиной современного естествознания стала физика. К её компетенции мы привыкли относить все явления и факты, которые мы стараемся рассматривать в качестве простейших, но вовсе не потому, что они таковы на самом деле, а просто из-за того, что мы научились их ранее и легче других качественно классифицировать и теоретически моделировать, достигая количественно точного прогноза.

Отсюда и роль физического знания для химии. Оно является той школой и той основой, благодаря которой накапливается, осмысливается и перерабатывается химическая информация.

Химия - дисциплина точная, но по физическим меркам объекты её исследования всегда обладают очень сложной структурой, а поэтому лишь для сравнительно немногих химических явлений удаётся достичь теоретико-физической детализации. Иногда это удаётся, и тогда возникают впечатляющие картины стройности и единства законов природы. Даже если химические явления внешне выглядят слишком сложными, природа так устроена, и так устроено наше мышление, что всегда удаётся выделить некоторые общие специфические черты и принципы. На первый взгляд, они могут выглядеть и самостоятельными, и независимыми от физических концепций, но рано или поздно наступает такая ситуация, когда непростые химические факты находят своё физически ясное истолкование.

Если же существующие представления бессильны, и в них не вписываются факты, то возникает потребность в дополнении или даже в решительном пересмотре основных положений. Тогда-то и создаются новые концепции, и этот процесс в наше время стал обычным и, более того, он ускоряется.... К чему это приведёт – никто не ведает. Оптимизм учёных сменился тревогой....

В современном естествознании очень непросто определить место и роль физической химии. Она основа всей теоретической химии, но все химические факты, явления и концепции рассматривает лишь на основе бесстрастных физических законов, используя весь арсенал современных методов экспериментальной и теоретической физики, обращаясь к новейшим областям математики и к суперсовременной вычислительной технике. Она вскрывает природу химического превращения, объясняя и иногда предсказывает направления химических реакций. Именно её задачи привели к построению самых первых алгоритмов численной оптимизации, без которых немыслима ни современная, ни будущая компьютерная цивилизация. Уже создаются компьютеры, в основу которых положено химическое кодирование информации на основе биологических макромолекул...

Так что физическая химия с равным правом может считаться огромной областью современной теоретической и экспериментальной физики...

Хронология некоторых фундаментальных открытий :

1808- Дальтон -Закон кратных отношений

1811- Авогадро -Молекулярные газовые законы

1815- Пру- Массовые числа атомов, кратные водороду

1868- Дмитрий Иванович Менделеев -Периодический закон

1869- Гитторф -Открытие катодных лучей

1895- Рентген- Открытие X-лучей

1896- Беккерель-Открытие радиоактивности

1897- Дж. Дж. Томсон -Открытие электрона

1900- Планк- Открытие квантов света, формула

1903- Резерфорд- Открытие атомного ядра

1905- Эйнштейн- Специальная теория относительности формула

1913- Бор - Модель атома водорода

1926- Шрёдингер-Волновое уравнение

1927- Гейзенберг-Соотношение неопределённостей.

1983- Туннельный микроскоп (...Академик В.Гинзбург (ФИАН): “Ну и дожили!”)

Раздел 1. Экспериментальные основы квантовой механики. Волны материи. Простейшие полуклассические модели движений

Содержание: Движение частицы и движение сплошной среды. Корпускула и волна. Излучение и вещество – волны и частицы. Двойственная природа вещества и волны материи (волны Де-Бройля).

Квантовая механика изучает объекты с размерами от 10^-7 ¸10^-8 см до 10^-16 см.

Её разделы, посвящённые строению вещества:

Квантовая химия, изучает электронное строение атомно-молекулярных, в том числе и полимерных систем, таких, как кристаллы и макромолекулы, в том числе и биологических макромолекул. Её традиционные интересы обычно лежат в нерелятивистской области, хотя по необходимости и всё чаще она прибегает и к релятивистским уточнениям.

Ядерная (субатомная) физика изучает объекты с размерами от размера атомного ядра и менее, т.е. 10^-13 до 10^-16 см. До расстояний порядка 10^-16 см удаётся экспериментально наблюдать признаки сложной структуры многих субатомных частиц, но на меньших расстояниях признаки сложной структуры частиц в настоящее время не установлены.

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--