Читать книгу Квантовая химия в примерах - Игорь Мерзляков - Страница 2

В этой книге разговор пойдёт о квантовой химии. Целью повествования является объяснение стабильности химических соединений (кристаллических структур, молекул органической химии и прочее), которые с помощью нехитрых правил может составить каждый, в том числе и непосвящённый в химию человек, познакомившийся с методикой этой книги. Ниже мы рассмотрим изыскания автора, исходящие из общего аналитического решения уравнения Шредингера. Работая над разделами по квантовой химии, мне хотелось изложить их на примерах, при разборе которых появляются общие принципы строения тех или иных материалов. Навыки из некоторых положений книги читатель сможет освоить и применить на практике. Выделение каждого принципа отдельно позволит читателю быстрее разобраться и освоить материал, потому что тема после тщательного анализа не кажется мне уже такой запутанной и, что более важно, не требует длительных расчётов, используя метод «роя частиц». Метод этой книги более универсален, потому что опирается на общее аналитическое решение уравнения Шредингера, которое даёт возможность правильно составить структуру вещества и определить её свойства.

Считаю важным отметить – в процессе исследования выяснилось, что волновая функция электрона для предсказания химических структур оказалась невостребованной, но гораздо более эффективным методом расчётов стал энергетический подход. В данном подходе используется энергия электрона, благодаря исследованию которой и родилась эта книга.

Со времён М. В. Ломоносова учёные формировали кристаллографию, как отдельную науку. Они изучали симметрии в структурах вещества, пытаясь разработать метод «упаковки шаров», когда шары (атомы) помещались в ящик оставляя наименьшее свободное пространство. Всё это делалось для простой вещи, чтобы выделить основные типы кристаллических структур. Но часто для неоднородных структур стоял открыто вопрос о диаметрах шаров и размерах упаковки, куда они помещались, потому что именно диаметр определяет вид атома, а линейный размер упаковки даёт информацию о будущих свойствах кристаллической решётки из атомов (шаров). В этой книге речь пойдёт о другом. Автор предлагает метод, который является наиболее быстрым для моделирования, чем метод «роя частиц», демонстрируя при этом практические результаты, не расходящиеся с реальными условиями строения веществ. Без помощи компьютера любой желающий сможет смоделировать то или иное вещество, используя свою интуицию и навыки проектирования кристаллических структур и молекул. Вычисления, проделанные на компьютере, в конечном итоге будут более быстрыми, чем современные подходы к этой вычислительной задаче.

В книге даётся обоснование построения кристаллических структур и молекул на основе общих правил квантовой механики. Мне представляется верным следующее утверждение – если химическую структуру можно построить теоретически, опираясь, например, на теорию этой книги, тогда она существует (нужно только определить условия среды, в которой она будет смоделирована). В случае, когда невозможно построить модели для кристаллов, молекул и прочее, структура не может быть получена даже в самых критических точках-параметрах среды, в которой находится вещество.