„Kvantumkémia” változatai közötti eltérés
| [ellenőrzött változat] | [ellenőrzött változat] |
a helyesírás: koordináta-rendszer |
Link hozzáadása egy könyvforráshoz az ellenőrizhetőségért (20240214)) #IABot (v2.0.9.5) (GreenC bot |
||
| (8 közbenső módosítás, amit 5 másik szerkesztő végzett, nincs mutatva) | |||
| 1. sor: | 1. sor: | ||
{{lektor}} |
|||
{{forma}} |
|||
{{bedolgozni|elektronszerkezet}} |
|||
{{átdolgozni| '''azért szerepel, mert '''a szócikk nem a címben szereplő témáról szól''', és 2009 decemberéből''' }} |
|||
{{Kémia}} |
{{Kémia}} |
||
[[Kép:HAtomOrbitals.png|bélyegkép|jobbra|300px|A hidrogénatom elektronjának a tartózkodási valószínűsége a különböző állapotokban]] |
|||
A '''kvantumkémiában''' az atompályák megkülönböztetésére, illetve azonosítására a kvantumszámokat használjuk. A kvantumszámok nem abszolút értelemben vett számok; energiaállapotot, helyzetet fejeznek ki. |
|||
A '''kvantumkémia''' olyan ága a kémiának, amely a [[kvantummechanika]] törvényeit alkalmazza a kémiai problémák megoldásához. Legfontosabb egyenlete a [[Schrödinger-egyenlet]], mely megadja az összefüggést a [[hullámfüggvény]] és a rendszer adott állapotának összes energiája között. |
|||
Minden [[atompálya|atompályát]] három [[kvantumszám]] jellemez: |
|||
*'''főkvantumszám:''' Az atompálya méretét jellemzi. Jele: ''n''. [[Hidrogénszerű atom]] esetén (azaz amikor az atommag körül csak egy elektron található) az elektron energiája egyedül a főkvantumszámtól függ. Értékének elméletileg nincs felső határa: ''n''=1, 2, 3, … Az azonos főkvantumszámú elektronok azonos elektronhéjat alkotnak. |
|||
*'''mellékkvantumszám:''' az impulzusmomentum kvantumszáma; az atompálya alakját jellemzi. A keringő elektron impulzusmomentumát az ''l'' kvantumszám határozza meg; az impulzusmomentum négyzetére a következő összefüggés érvényes: ''J''<sup>2</sup> = ''ħ''<sup>2</sup>''l''(''l''+1). Minden energiaállapothoz különböző impulzusmomentum-állapotok tartozhatnak, de úgy hogy mindig teljesül az ''l''<''n'' feltétel; az ''n''=1 alapállapothoz tehát csak az ''l''=0 impulzusmomentum-állapot tartozhat. Értékei: 0, 1, 2, …, ''n''−1. Más jelölés, ha ''l''=0 akkor s pályáról, ha ''l''=1, akkor p pályáról, ha ''l''=2 akkor d pályáról, ha ''l''=3 akkor f pályáról beszélünk. Az s állapotú elektronok tartózkodási valószínűsége gömbszimmetrikus. A p állapotú elektronok tartózkodási valószínűsége a térbeli koordináta-rendszer irányába mutat maximumot, ezért tengely- vagy súlyzószimmetriájú. |
|||
*'''mágneses kvantumszám:''' ha az atom mágneses térbe kerül, akkor az atompálya alakját és méretét a fő-, a mellék-, és a mágneses kvantumszám együttesen jellemzi. Az atommag erőterében mozgó elektronok hatását elektromos áramkörhöz hasonlítjuk, és ennek megfelelően mágneses momentumuk van. Jele: ''m''. A mágneses kvantumszám a teljes impulzusmomentumnak egy mágneses tér által kijelölt irányra vonatkozó összetevőjét adja meg. Az ''n'' főkvantumszám és az ''l'' mellékkvantumszám által meghatározott állapotban a mágneses kvantumszám az alábbi értékeket veheti fel: ''m'' = −''l'' … −2, −1, 0, 1, 2 … ''l''. Az m mágneses kvantumszám abszolútértékének kisebbnek, vagy egyenlőnek kell lennie az ''l'' mellékkvantumszám értékével. |
|||
*'''spinkvantumszám''': az [[elektron]] jellemzésére az előbbi három kvantumszámon kívül még a spinkvantumszámot is használjuk, amely az elektron mágneses tulajdonságát fejezi ki. Jele: ''s'', értéke: +1/2 és −1/2. |
|||
*'''spinvetület kvantumszáma''': egy kitüntetett irányban az ''m''<sub>s</sub> spinvetület kvantumszáma +1/2 vagy −1/2 lehet. Az atomban lévő elektron állapotát ezekkel a kvantumszámokkal is jellemezzük; az impulzusmomentum kvantumszámának különböző értékeit betűkkel jelöljük: s-sel jelöljük az ''l''=0, p-vel az ''l''=1, d-vel, f-fel, g-vel, h-val az ''l''=2;3;4; értékeket. A 2p1 állapot így arra utal, hogy az elektron hullámfüggvényét az ''n''=2, ''l''=1, ''m''=1 kvantumszámok határozzák meg. Az azonos főkvantumszámú állapotok energiája megegyezik; például a 2s0, 2p0, 2p1 azonos energiájú állapotok. Az ''n'' főkvantumszámú energiaszintek ''n''<sup>2</sup>-szeresen elfajultak. |
|||
A kvantumkémia az egyes [[atom]]ok és [[Molekula|molekulák]] alapállapotát, gerjesztett állapotát és [[átmeneti állapot]]át vizsgálja, melyek a [[kémiai reakció]]k közben jönnek létre. A vegyészek nagy mértékben támaszkodnak a [[Spektroszkópia|spektroszkópiára]], mellyel energiakvantáltságra vonatkozó információkat nyernek a molekuláris mérettartományban. Gyakori módszerek az [[infravörös spektroszkópia]], a [[mágneses magrezonancia]] spektroszkópia, illetve a pásztázószondás mikroszkópia. A számításokban a kvantumkémia többek között félempirikus módszereket használ, melyek kvantummechanikai elveken alapulnak, illetve időfüggő problémákkal foglalkozik. A kvantumkémia főbb célkitűzései között van, hogy kisebb molekuláris rendszerek esetén növeljék a pontosságot, illetve hogy növeljék a feldolgozható molekulák méretét. |
|||
== cellás ábrázolás == |
|||
{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="0" align="center" style="; margin: 0 0 1em 1em; font-size:" |
|||
|-style="background:#faf0e6;" |
|||
! Elektronhéj |
|||
! fő k.sz. |
|||
! mellék k. sz. |
|||
! mágneses kvantumszám |
|||
! spin kvantumszám |
|||
! elektron-</br>szám |
|||
! Alhéj |
|||
! Atom-<br>pályák |
|||
|- |
|||
| <center>K<center> |
|||
| <center>1</center> |
|||
| <center>0<center> |
|||
| <center>0<center> |
|||
| <center> −1/2, +1/2 <center> |
|||
| <center>2<center> |
|||
| <center>1s</center> |
|||
| <center>1<center> |
|||
|- |
|||
| <center>L<center> |
|||
| <center>2</center> |
|||
| <center>0</br>1<center> |
|||
| <center>0</br>−1, 0, +1<center> |
|||
| <center> −1/2, +1/2 <br> −1/2,+1/2 −1/2,+1/2 −1/2,+1/2 <center> |
|||
| <center>2<br>6<center> |
|||
| <center>2s<br>2p</center> |
|||
| <center>1<br>3<center> |
|||
|- |
|||
| <center>M<center> |
|||
| <center>3</center> |
|||
| <center>0</br>1</br>2<center> |
|||
| <center>0</br> −1, 0, +1 </br> −2, −1, 0, +1, +2 <center> |
|||
| <center> −1/2, +1/2 <br> 3 (−1/2, +1/2) <br> 5 (−1/2, +1/2) <center> |
|||
| <center>2<br>6<br>10<center> |
|||
| <center>3s<br>3p<br>3d</center> |
|||
| <center>1<br>3<br>5<center> |
|||
|- |
|||
| <center>N<center> |
|||
| <center>4</center> |
|||
| <center>0</br>1</br>2</br>3<center> |
|||
| <center>0</br> −1, 0, +1 </br> −2, −1, 0, +1, +2 <br> −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3 <center> |
|||
| <center>−1/2, +1/2 <br> 3 (−1/2, +1/2)<br> 5 (−1/2, +1/2) <br> 7 (−1/2, +1/2) <center> |
|||
| <center>2<br>6<br>10<br>14<center> |
|||
| <center>4s<br>4p<br>4d<br>4f</center> |
|||
| <center>1<br>3<br>5<br>7<center> |
|||
|- |
|||
| <center>O<center> |
|||
| <center>5</center> |
|||
| <center>0</br>1</br>2</br>3</br>4<center> |
|||
| <center>0</br> −1, 0, +1 </br> −2, −1, 0, +1, +2 <br> −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3 <br> −4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4 <center> |
|||
| <center>−1/2, +1/2 <br> 3 (−1/2, +1/2)<br> 5 (−1/2, +1/2)<br> 7 (−1/2, +1/2) <br> 9 (−1/2, +1/2)<center> |
|||
| <center>2<br>6<br>10<br>14<br>18<center> |
|||
| <center>5s<br>5p<br>5d<br>5f<br>5g</center> |
|||
| <center>1<br>3<br>5<br>7<br>9<center> |
|||
|- |
|||
| <center>P<center> |
|||
| <center>6</center> |
|||
| <center>0</br>1</br>2</br>3</br>4<br>5<center> |
|||
| <center>0</br> −1, 0, +1 </br> −2, −1, 0, +1, +2 <br> −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3 <br> −4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4 <br> −5, −4, −3, −2, −1, 0, +1, +2, +3, +4, +5 <center> |
|||
| <center>−1/2, +1/2 <br> 3 (−1/2, +1/2)<br> 5 (−1/2, +1/2)<br> 7 (−1/2, +1/2)<br> 9 (−1/2, +1/2) <br> 11 (−1/2, +1/2)<center> |
|||
| <center>2<br>6<br>10<br>14<br>18<br>22<center> |
|||
| <center>6s<br>6p<br>6d<br>6f<br>6g<br>6h</center> |
|||
| <center>1<br>3<br>5<br>7<br>9<br>11<center> |
|||
|- |
|||
|} |
|||
== Alkalmazása a kémia területein == |
|||
== Lásd még == |
|||
=== Szerves kémia === |
|||
*[[kvantumszám]] |
|||
A szerves kémiában a kvantummechanikát a molekulák relatív stabilitásának becsléséhez, a köztitermékek tulajdonságainak kiszámításához, a [[Reakciómechanizmus|kémiai reakciók mechanizmusainak]] felderítéséhez, illetve mágneses magrezonancia spektrumok analizálására és előrebecslésére használják.<ref name="qchem">{{cite book | author=Ira N. Levine | title=Quantum Chemistry | url=https://archive.org/details/quantumchemistry0000levi_m4d1 | edition=7th edition | year=2014 | publisher=Pearson Education | isbn=978-0-321-80345-0}}</ref> |
|||
*[[periódusos rendszer]] |
|||
=== Szervetlen kémia === |
|||
A szervetlen kémiában a ligandumtér elméletet (egy többé-kevésbé kvantummechanikai módszert) az átmenetifém-komplex ionok tulajdonságainak magyarázatához és előrebecsléséhez használják.<ref name="qchem"/> |
|||
=== Biokémia === |
|||
A biokémiában a kvantummechanikai számításokat a biológiai molekulák konformációjának, [[szolvatáció]]jának, illetve az enzim–szubsztrát illeszkedések vizsgálatához használják.<ref name="qchem"/> |
|||
=== Fizikai kémia === |
|||
A fizikai kémiában a kvantummechanikát a gázok [[termodinamika]]i tulajdonságainak (pl. [[entrópia]], [[hőkapacitás]]) kiszámításához; molekulaszínképek értelmezéséhez, mely által lehetővé válik a molekuláris tulajdonságok (pl. molekuláris geometria, a részecskék gátolt forgásának mértéke, a [[konformációs izomerek]] energiakülönbsége, [[dipólusmomentum]]) meghatározása; a molekuláris tulajdonságok elméleti számításaihoz; a kémiai reakciók átmeneti állapotában a részecskék tulajdonságainak kiszámításához, mely lehetővé teszi a [[reakciósebességi állandó]]k előrebecslését; az [[Van der Waals-erők|intermolekuláris erők]] megértéséhez; illetve a szilárd anyagok kötéseinek vizsgálatához használják.<ref name="qchem"/> |
|||
=== Analitikai kémia === |
|||
Az analitikai kémiában a kvantummechanikát a széles körben elterjedt spektroszkópiai vizsgálatok eredményeinek, a spektrumvonalak frekvenciájának és intenzitásának a teljeskörű értelmezéséhez használják.<ref name="qchem"/> |
|||
=== Anyagtudomány és nanokémia === |
|||
Az anyagtudományban és a nanokémiában a kvantummechanika módszereivel határozzák meg a [[nanoanyag]]ok tulajdonságait.<ref name="qchem"/> |
|||
== Jegyzetek == |
|||
{{jegyzetek}} |
|||
== Fordítás == |
|||
{{fordítás|en|Quantum chemistry|oldid=1033648588}} |
|||
{{portál|kémia}} |
|||
{{authority control}} |
|||
[[Kategória:Kémia]] |
[[Kategória:Kémia]] |
||
[[Kategória:Héjfizika]] |
|||
A lap jelenlegi, 2024. február 15., 11:14-kori változata
| Kémia |
|---|
| elméleti kémia |
| fizikai kémia |
| szervetlen kémia |
| szerves kémia |
| analitikai kémia |
| egyéb |
| A kémia személyes- és történelmi vonatkozásai |
|
|
A kvantumkémia olyan ága a kémiának, amely a kvantummechanika törvényeit alkalmazza a kémiai problémák megoldásához. Legfontosabb egyenlete a Schrödinger-egyenlet, mely megadja az összefüggést a hullámfüggvény és a rendszer adott állapotának összes energiája között.
A kvantumkémia az egyes atomok és molekulák alapállapotát, gerjesztett állapotát és átmeneti állapotát vizsgálja, melyek a kémiai reakciók közben jönnek létre. A vegyészek nagy mértékben támaszkodnak a spektroszkópiára, mellyel energiakvantáltságra vonatkozó információkat nyernek a molekuláris mérettartományban. Gyakori módszerek az infravörös spektroszkópia, a mágneses magrezonancia spektroszkópia, illetve a pásztázószondás mikroszkópia. A számításokban a kvantumkémia többek között félempirikus módszereket használ, melyek kvantummechanikai elveken alapulnak, illetve időfüggő problémákkal foglalkozik. A kvantumkémia főbb célkitűzései között van, hogy kisebb molekuláris rendszerek esetén növeljék a pontosságot, illetve hogy növeljék a feldolgozható molekulák méretét.
Alkalmazása a kémia területein
[szerkesztés]Szerves kémia
[szerkesztés]A szerves kémiában a kvantummechanikát a molekulák relatív stabilitásának becsléséhez, a köztitermékek tulajdonságainak kiszámításához, a kémiai reakciók mechanizmusainak felderítéséhez, illetve mágneses magrezonancia spektrumok analizálására és előrebecslésére használják.[1]
Szervetlen kémia
[szerkesztés]A szervetlen kémiában a ligandumtér elméletet (egy többé-kevésbé kvantummechanikai módszert) az átmenetifém-komplex ionok tulajdonságainak magyarázatához és előrebecsléséhez használják.[1]
Biokémia
[szerkesztés]A biokémiában a kvantummechanikai számításokat a biológiai molekulák konformációjának, szolvatációjának, illetve az enzim–szubsztrát illeszkedések vizsgálatához használják.[1]
Fizikai kémia
[szerkesztés]A fizikai kémiában a kvantummechanikát a gázok termodinamikai tulajdonságainak (pl. entrópia, hőkapacitás) kiszámításához; molekulaszínképek értelmezéséhez, mely által lehetővé válik a molekuláris tulajdonságok (pl. molekuláris geometria, a részecskék gátolt forgásának mértéke, a konformációs izomerek energiakülönbsége, dipólusmomentum) meghatározása; a molekuláris tulajdonságok elméleti számításaihoz; a kémiai reakciók átmeneti állapotában a részecskék tulajdonságainak kiszámításához, mely lehetővé teszi a reakciósebességi állandók előrebecslését; az intermolekuláris erők megértéséhez; illetve a szilárd anyagok kötéseinek vizsgálatához használják.[1]
Analitikai kémia
[szerkesztés]Az analitikai kémiában a kvantummechanikát a széles körben elterjedt spektroszkópiai vizsgálatok eredményeinek, a spektrumvonalak frekvenciájának és intenzitásának a teljeskörű értelmezéséhez használják.[1]
Anyagtudomány és nanokémia
[szerkesztés]Az anyagtudományban és a nanokémiában a kvantummechanika módszereivel határozzák meg a nanoanyagok tulajdonságait.[1]
Jegyzetek
[szerkesztés]- ↑ a b c d e f Ira N. Levine. Quantum Chemistry, 7th edition, Pearson Education (2014). ISBN 978-0-321-80345-0
Fordítás
[szerkesztés]Ez a szócikk részben vagy egészben a Quantum chemistry című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.
