Квантовая механика и квантовая химия - Степанов Н.Ф.
ISBN 5-03-003414-5
Скачать (прямая ссылка):
495
систем, используемых современной теоретической химией. Выпускник химического факультета университета, независимо от того, ждет ли его исследовательская или педагогическая работа, должен понимать язык, на котором объясняется химическая наука сегодня, а этот язык в качестве фундаментальной составной части включает язык квантовой теории.
Уже сказано, что многие стороны и проблемы квантовой химии в тексте книги не обсуждаются, а подчас и почти не упомянуты. Самая серьезная и важная из этих проблем - проблема элементарного акта химических реакций. Конечно, некоторые простейшие аспекты этой проблемы были представлены при рассмотрении задач о сохранении орбитальной симметрии. Сегодня, однако, она развита достаточно сильно и в рамках строгих количественных подходов, опирающихся, в частности, на результаты квантовой теории рассеяния, либо на результаты некоторых гибридных построений, например, расчетов движения по классическим траекториям с использованием потенциальных поверхностей, рассчитанных квантовохимически. К сожалению, используемый при этом аппарат требует несколько более высокого уровня подготовки, чем дает настоящий учебник, а заниматься лишь кратким описанием получаемых результатов вряд ли было бы целесообразно.
Конспективно обсуждены и подходы, используемые в квантовой химии при изучении конденсированных систем. В настоящее время появилась даже такая ветвь квантовой химии, как квантовое материаловедение, для демонстрации которой, к сожалению, места опять-таки не было. Полностью отсутствует обсуждение вопросов, важных для понимания истории развития химической мысли, например квантовомеханических аспектов теории резонанса, а также различных электронных теорий, например теории Гиллеспи. Не затронуты многие широко используемые квантовохимические расчетные методы, в частности различные варианты метода связанных электронных пар, а также методы анализа тех составляющих, которые в своей совокупности образуют химическую связь в молекулах (независимо от их размеров), хотя, конечно, богатство идей, здесь существующих, весьма поучительно и было бы полезна любому человеку, начинающему погружаться даже в самые поверхностные слои современной теоретической химии. Вся эта красота, все богатство красок теории в существенной степени, однако, теряются при начальном представлении материала, ограниченном жесткими рамками учебного издания.
496
Тем не менее, остается все же надежда, что студент либо любой человек, начинающий изучать квантовую химию по этой книге, почувствует прелесть теоретического знания и постарается, хотя бы отчасти, его понять и расширить. Если же таковое чувство возникнет, то есть вероятность, что возникнет и желание представить себе структуру окружающего нас мира чуть глубже, чем представляем себе ее мы сейчас, а потому и дополнить новыми идеями и новым пониманием. Современная литература по квантовой химии, и книжная, и журнальная, весьма богата (хотя, к сожалению, на русском языке она сегодня представлена во многом уже несколько устаревшими изданиями), что позволяет при определенной настойчивости выйти достаточно быстро на самые живые, быстро развивающиеся проблемы современной химии, которые сегодня решаются лишь при активном использовании расчетных данных. Достаточно вспомнить, сколь серьезную роль сыграли результаты квантовохимических расчетов при интерпретации экспериментальных данных, в том числе данных физикохимических исследований, в первые же месяцы и годы после открытия фуллеренов, а также сколь активно используются квантовохимические данные при построении и применении корреляционных соотношений "структура-активность'4, например в прикладных задачах фармакологии и молекулярной биологии.
Тем не менее, для того, чтобы идти дальше, нужно начать идти. Может быть, такому началу и будет способствовать этот учебник.
Приложение 1
Соотношения атомных и некоторых других единиц
Для энергии справедлива следующая цепочка равенств: 1 а.е. = 2625,4999 кДж/моль = 627,5095 ккал/моль = 27,2114 эВ =
= 219474,63 см"1 = 315773,2 К = 657,968-1013 Гц. Из нее, в частности, следует, что 1 эВ = 0,036749 а.е. = 8065,54 см1 = 11604,45 К; 1 см"1 = 1,43877 К = 2,99792'Ю10 Гц.
Для линейных размеров 1 а.е. (бор) = 0,529177-Ю-10 м ~ 0,0529 им.
Для времени 1 а.е. = 2,53556-10-17с.
Для заряда
1 а.е.= 1,602189-1019Кл = 4,803242-101Оед. заряда в системе СГСЭ.
Для массы 1 а.е.м. = 9,109534-Ю-31 кг.
Для дипольного момента 1 а.е. = 2,542 Д.
Постоянная Планка П = 1,0545887-10 34 Дж с = 1 а.е. действия.
Скорость света в вакууме с = 2,99792458 м с1 = 137,03604 а. е. скорости.
Магнетон, Бора
цв = 9,27408 Дж Т"1 (Т, тесла - единица плотности магнитного потока в СИ, равная 104 Гс, гаусс, в системе СГС)
498
Приложение 2
Свойства 6-функции
6-Функция относится к так называемым обобщенным функциям и может быть определена как предел последовательностей обычных функций, например
6(x) = lim-^e~aV при а —оо; а sinax
6(х) = hm--при а -* оо
л ах
(П2.1)
и т. п. Эта функция может быть представлена и интегралом Фурье
00
