Начала квантовой химии и строение молекул

«Все должно быть изложено так просто, как только возможно, но не проще».

А. Эйнштейн.

Квантовая химия – раздел теоретической химии, в котором строение, свойства и взаимодействия веществ исследуются на основе представлений квантовой механики и экспериментально установленных закономерностей.

Решаемые задачи:

- изучение биологических и биологически активных веществ, исследование структуры высокоперспективных материалов, например высокотемпературных сверхпроводников, углеродных нанотрубок, фуллеренов;

- изучение супрамолекулярных систем - сложных образований, являющихся результатом ассоциации нескольких химических частиц, связанных вместе межмолекулярными взаимодействиями.

- исследование комплексных соединений, динамических свойств атомов и ионов в различных кристаллических и молекулярных структурах, и др.

Результаты квантово-химических исследований необходимо подтверждать ключевыми экспериментами.

Тетраэдран

Нобелевскими премиями были награждены:

Л. Полинг за теорию гибридизации

Р. Хоффманн и К. Фукуи за развитие квантово-химической теории механизмов реакций

Р. Керл, Х. Крото и Р. Смолли за обнаружение по УФ спектрам межзвездного газа нанотрубок и последующий их синтез

А.А. Бочвар и Е.Г. Гальперн теоретически предсказали фуллерены и рассчитали их электронную структуру

М.Ю. Корнилов предсказал нанотрубки, которые позднее были открыты.

Открытие сложного строения атома

М. Фарадей установил, что электрические заряды, как и материя, имеют дискретный характер и существует некий минимальный заряд.

Эксперименты с газоразрядными трубками показали, что в состав атомов должны входить отрицательно заряженные частицы, которые впоследствии были названы электронами.

Схема опыта У. Крукса

A - анод, K - катод, Л - катодный луч

Модель Томсона (1904 г.)

Положительный заряд равномерно распределен по всему объему атома. Отрицательньно заряженные электроны, образуя правильные конфигурации, закономерно вкраплены в эту положительную сферу. Их суммарный заряд равен положительному заряду сферы. Число и расположение электронов зависит от природы атома. Электроны находятся в равновесных положениях и при возбуждении могут колебаться около них, излучая в пространство электромагнитные волны.

Взаимное расположение электронов в атоме

	Число электронов в кольце
Кольцо 1	5	6	7	8	8	8	9	10	10	10	11
Кольцо 2	1	1	1	1	2	3	3	3	4	5	5