„Kvantumkémia” változatai közötti eltérés

[ellenőrzött változat]

Tartalom törölve Tartalom hozzáadva

Sorban

A lap jelenlegi, 2024. február 15., 11:14-kori változata

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

Szerves kémia

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

A szervetlen kémiában a ligandumtér elméletet (egy többé-kevésbé kvantummechanikai módszert) az átmenetifém-komplex ionok tulajdonságainak magyarázatához és előrebecsléséhez használják.^[1]

Biokémia

A biokémiában a kvantummechanikai számításokat a biológiai molekulák konformációjának, szolvatációjának, illetve az enzim–szubsztrát illeszkedések vizsgálatához használják.^[1]

Fizikai kémia

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

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

Az anyagtudományban és a nanokémiában a kvantummechanika módszereivel határozzák meg a nanoanyagok tulajdonságait.^[1]

Jegyzetek

↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Ira N. Levine. Quantum Chemistry, 7th edition, Pearson Education (2014). ISBN 978-0-321-80345-0

Fordítás

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.

Kémiaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap

[qchem-1] ↑ ^a ^b ^c ^d ^e ^f Ira N. Levine. Quantum Chemistry, 7th edition, Pearson Education (2014). ISBN 978-0-321-80345-0

[1]

@@ 1. sor: / 1. sor: @@
-{{lektor}}
-{{forma}}
-{{bedolgozni|elektronszerkezet}}
-{{átdolgozni|&nbsp;'''azért szerepel, mert '''a szócikk nem a címben szereplő témáról szól''', és 2009 decemberéből'''&nbsp;}}
 {{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.
-== Lásd még ==
-*[[kvantumszám]]
-*[[periódusos rendszer]]
+== Alkalmazása a kémia területein ==
+=== Szerves kémia ===
+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>
+=== 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:Héjfizika]]