Кванттық химияның даму тарихы. кванттық химиядағы есептеу әдістері. нанотехнология

I.Кіріспе
1)Кванттық химия туралы түсінік
II.Негізгі бөлім
1) Кванттық химияның пайда болуы(компьтерге дейінгі мерзім)
2)Кванттық химияның дамуы(компьтер ғасыры)
3) Кванттық химияда қолданылатын есептеу әдістер
4)Кванттық химия жемісі (нанотехнология)
III.Қорытынды
Қорытындылай келгенде кванттық химия 20 ғасырда бастау алған. неміс ғалымдары В.Гайтлер мен Ф.Лондон (1927) сутек молекулалары үлгісімен ковалентті байланыстың кванттық механикалық интерпретациясын ұсынды.
1931 жылы Дж.Слейтер мен Л.Полинг бұл ұсынысты әрі қарай дамытып, оны валенттік байланыс әдісі деп атады. 1928 жылы Ф.Хунд , Р.Малликен , Дж. Леннард-Джонс ( 1929) және Э.Хюккель(1930) қазіргі кезде кеңінен таралған молекулалық орбиталдар әдісінің негізін қалады. 1927 жылы Д. Хартридің, ал1930 жылы В.А. Фоктың өзара келісімді өріс әдісі, сондай-ақ, Дж. Слейтердің (1929 – 30) математикалық негіздегі конфигурациялық өзара әсер әдісі туралы еңбектері жарық көрді. Х.Бете (1929) мен Дж.Ван Флек (1932 – 35) кристалдық өріс теориясын ашты.
Бұл ғалымдардың ашқан жаңалықтары мен енгізген заңдары ғылымның дамып, жетілуіне зор ықпалын тигізді.
Қазіргі кездегі кванттық химияның барлық бөлімдерінің теориялық негізі болып табылады: органикалық және бейорганикалық химия, физикалық химия, сонымен қатар спектроскопияның әр түрлі түрлері.
Бүгінгі таңда кванттық химия заттардың атомдық және электрондық құрылыстарын зерттейтін ең арзан қолжетімді және әмбебаб әдіс болып табылады.
Кванттық химия көптеген ғылыми мәселелерді жетістікпен шешіп береді, спектроскопиялықтың көмегімен заттардың құрылысы химиялық реакциялардың жүру механизмі анықталады солардың ішінде биологиялық және биологиялық активті заттар олардағы атомдар мен электрондардың құрылысы, жаңа келешегі жоғары материалдар мысалы асқын өткізгіштер, элементарлы көміртектің пішіндері, ауыспалы металдардың комплекстері, әр түрлі кристалдық және молекулалық құрылыстағы иондар мен атомдардың динамикалық қасиеттері зерттеледі. Кванттық химия дамуының нәтижесі мынау қазіргі техника әлемі десек те болады . Қазіргі қолданыстағы заттарсыз біз өмірімізді елестете алмаймыз , себебі олар өміріміздің құрамдас болігі іспеттес . Менің ойымша, кванттық химияның ашылмаған сырлары әлі де жетерлік . Сол құпия квант әлеміне бас сұғуға бүгінен дайындалу керек .
        
        Әл Фараби атындағы  Қазақ Ұлттық  Университеті
Химия және химиялық технологиялар факултеті
Тақырыбы : Кванттық ... даму ... ... есептеу әдістері.Нанотехнология.
Орындаған : Әбірхан Феруза
Әсілбек Нұржамал
Болатқызы Теңге
Алматы 2012 ... ... ... ... ... ... Кванттық химияның пайда болуы(компьтерге дейінгі мерзім)
2)Кванттық химияның дамуы(компьтер ғасыры)
3) Кванттық химияда қолданылатын есептеу әдістер
4)Кванттық ... ... ... ... - ... ... ... мен қасиеттері кванттық механика түсініктері мен әдістері ... ... ... ... ... ... "quantum" - латын сөзі , мөлшер , бөлшек дегенді білдіреді . Кванттық химия молекулалар мен ... ... ... ... , қосылыстардың табиғатын, валенттілікті, молекуланың электрондық құрылысқа тәуелді қасиеттерін (энергия шығару және ... ... ... ... ... ... және ... активтілігін қарастырады. Кванттық химия ғылымы кванттық механикаға негізделеді. Кванттық химияда кванттық механиканың қалыптасуы, оның математикалық аппараты, модельді есептері және ... ... ... ... қарастырылады. Кванттық химия көптеген ғылыми мәселерді жетістікпен шешіп отырады .
Кванттық ... ... оқып ... жоғарғы математиканы (дифференциалдық есептеу, толық және жеке ... ... ... ... және ... ... физиканы (газдардың молекулалы - кинетикалық теориясы, масса мен энергияның сақталу заңы, таралу заңдары және ... ... т.б. ... білу ... ... химияның қәзіргі мәселелерін шешуде компьютерлік химиялық программалардың қолданылуы көрсетіледі. Кванттық ... ... ... ... ... шешіп береді.
Спектроскопиялық талдау көмегімен заттардың құрылысы химиялық реакциялардың жүру ... ... ... ... ... және ... ... заттар олардағы атомдар мен электрондардың құрылысы, жаңа келешегі жоғары материалдар ... ... ... ... ... пішіндері, ауыспалы металдардың комплекстері, әр түрлі кристалдық және молекулалық құрылыстағы иондар мен атомдардың динамикалық қасиеттері зерттеледі.
Бүгінгі ... ... ... ... ... және электрондық құрылымын зерттейтін ең арзан қол ... және ... әдіс ... табылады .
Кванттық химия шамамен XX- ғасырдың 20 -жылдарында өмірге келді.
Оның қалыптасуы кванттық механикамен қатар жүрді деп айта аламыз . Өте ... ... ... GAMESS ... Gaussian деген алгоритмді бағдарламалардың өте аз уақыт аралығында 10 жыл ішінде жасалынуы . ... ... даму ... ... ... . ... ол ... үлкен тәжіребелік материалдарға нақты жауап болмады : неге ... ... екі ... ... , неге су ... ... формада , ал көміртегі оксидінің үш атомы да бір қатарда жатады ,неге кейбір заттар өткізгіш , ... и ... .Ол ... ... ... кең ... түсіндіретін бірде бір теория болмаған .
Екіншіден,физикамен бірге химия математика элементтерін қолдана отырып нақты ғылымға айнала ... осы ... ... ... өтсек .
Зеттеулердің алды жылы Вернер Гейзенбергтің жұмысы болды . Ғалым ... ... ... ... ... , оның екі ... жағдайларда өмір сүре алу қабілетін былай түсіндіреді : екі жүйе пара және ортогелийдің арасындағы айырмашылық паратермді ... ... . ал ... ... емес ... ... шешімі болады . Сөйтіп квантомеханикалық резонанс деген ұғым енгізілді .
В 1927 жылы Вальтер Гейтлер және Фриц Лондон химиялық байланыстың кваттық ... ... ... ... . ... ... өзінде ақ сутегі молекуласы мынаны көрсетті :
Ковалентті байланыс екі электонның антипараллелді спиндерінің, яғни екі ... ... бар ... екі атомның ядросының өрісіне келуі ,электрондардың өз ядросында болғаннан гөрі энергетикалық тиімді .
Ковалентті байланыс түзілгенде әрекеттесуші атомдар арасында электрондық тығыздық ... да , ... ... ... ... мен оның ... ... .
Ковалентті байланыста электрондық бұлттармен максималды қаббаттасуы әрекеттесуші атомдардың жағына қарай ... ... , ... ... ... мен ... (1927) ... молекулалары үлгісімен ковалентті байланыстың кванттық механикалық интерпретациясын ұсынды.
Молекулалық теңдеулерді ... - Фок ... ... шешудің өзі көптеген қиыншылықтармен сипатталатындықтан, әр түрлі зерттеушілер қосымша жуықтауларға негізделген есептеу әдістерін ойлап тапты. Бұлардың кейбіреулері базистік функциялардың ... ... ... ... бір электронды молекулалық орбитальдарға негізделген толық энергияны жүйелі зерттеуге арналған теңдеулерді қамтиды. Есептеу барысында базистік функцияларда ... аз ... ... интегралдар типтері табылып, олар ұдайы есептеу жолынан тысқары қалдырылып отырылады. Мысалы, ... ... ... жазылған молекуланың электрондық энергиясы келесі түрде көрсетіледі :
Е = ∑ (ψi │h│ ψi ) + ∑ ∑ ((ψi ... ψi ψj ) - (ψi ... ψj ψi ) δ msi msj ... Н операторының құрамында 1 электронды мүшелер қамтылады; M - бос емес орбитальдар саны. Егер ... ... ... ... Xp ... сызықты комбинациялары
ψi = ∑ϻ cX
пайдаланылады.
Бұдан базистік функциялар саны n болса, онда бұл базистік функциялардағы 2 ... ... саны n4 ... түсінікті.Осындай интегралдардың көбі бір - біріне тең болғанымен, әр түрлі мәнді интегралдар саны n4 /4 ... ... асып ... ... ... ... ... пайдаланғанның өзінде интегралдар санын n4 /10 шамасына дейін ғана кеміте аламыз. ... ... ... ... ... ... базистік функциялар бойынша алынғын 2 электронды интеграл ең көп дегенде 4 ... ... ... ... ... ал бұл функциялар саны 1-ден 4-ке дейін өзгере алатын әр түрлі центрлерге қатысты болады. Жоғарыдағы ... ... ... ... функциялар Xϻ және Xλ ал 2-ші электронға қатысты функциялар Xυ және Xσ арқылы белгіленген. Егер ϻ мен λ бір - ... сай ... онда ... ... 1 не 2 әр ... атомдық центрге жататын екі базистік функция арасында таралған деп ... ... ... ... ... Xυ және Xλ ... үшін де ... тиіс. Егер центрлері әр түрлі болса, онда мұндай таралуды сипаттау үшін кванттық химияда ... ... және екі ... ... ... деген терминдер жиі қолданылады.
Р. Парраның ұсынысы бойынша жаңағыдай фактілерді талдау есептеулер барысында көптеген ... ... ... ... ... ... Мысалы, Липскомб ұсынған ЧУДДП жуықтау тәсілі тұп - тура аталған ұсынысқа негізделген. Тоғысудың ескерілу - ... ... ... ... тараған жуықтауларды атайтын болсақ, бұлардың қатарына ең бірінші Попл ұсынған ППДП, ЧПДП, Дьюр ұсынған МЧПДП жуықтаулары жатады.
Сонымен қатар ... ... ... пайдаланылатын қарапайым есептеу тәсілдері де кеңінен тараған. Бұл тәсілдерде электронаралық тебілу әсерлерін айқын емес түрде ескеру үшін, бір бөлшекті ... hi ... ... ... ... ... осындай бір электронды тиімді гамильтониандар қосындысы түрінде пайдаланылады: H = ∑I hei . ... ... ... тек 1 ... ... мәндерін табуға келіп тіреледі. Хюккельдің молекулалық орбитальдар тәсілінің әр ... ... тап ... ... ... МОХ ... ең қарапайым варианттарында итерация әдістері тіпті қолданылмайды. Бұларды 1 электронды сикулярлық ... бір рет қана ... ... ... таңда нанотехнологиялар үлкен сұранысқа ие болып отыр.
Нанотехнологиялардың арқасында заманауи есептеуіш ... мен ... ... ... ... де ... жатқаны баршамызға құпия емес.
Нанотехнология - бұл ... ... ... ... ... белгілі бір ретке келтіре отырып, оның ерекшеліктерін алдын-ала ... беру ... ... ... қарастыруға қажетті жекелеген атомдарды ыңғайлап орналастыру. Нанометр дегеніміз бір метрді миллиардқа бөлгендегі ұсақ бөлігі (1 нанометр=10-9 ... ... - ... ... өлшемдермен айналысатын ғылым. 1986 жылы сол кездегі студент Эрик Дрексел атты футуристік эссесінде алғаш рет ... сөз ... ... ... Эрик ... фантаст-жазушы Станислав Лемнің тұжырымдамаларына өз ойындағы қиялдарды үстей отырып, негізгі бейне-кескінін ойлап шығарған. Осы болжамға сәйкес, XXI ... ... мен ... ... ... ... құрамына енгізіледі де, адамзат өзін қоршаған әлеммен бірге ... ... ... айналады. деген сөзді өзіміздің қазақ тілінде түсіндіретін болсақ, дегенді білдіреді. Бұл жерде сөзі деген ... ... ... кез ... ... ... бір ... бастапқы тегінен ерекшеленді де, басқа физикалық қасиеттерге ие болады. Міне, осы заңдылық арқылы, яғни, материяның белгілі бір күйден екіншісіне өту ... ... ... ... ... ... белгісіз жаңа технология еніп жатыр. Қазіргі заманауи технологиялармен ... ... ... ... ... - осы ... жемісі десек, қателесіп отырған жоқпыз. Бұған мысал ретінде байланыс саласындағы талшықты-оптикалық жүйелерді жатқызуға болады. Яғни, ешқандай сым-баусыз ақпараттарды бір ... ... ... ауа ... ... өз ... ... басқару арқылы оп-оңай жеткізе аламыз. Менделеев кестесіндегі көптеген химиялық элементтер нанотехнологияның әсерінен ... ... ... да бір қасиетке ие болып жатқаны осылайша анықталған болатын. Қысқасы, на - ... ... өмі - рін - дегі ең ... ... бірі болды десек, артық айтқандық емес. Ал оның ... бола - ша - ғы ... ... ... енді ғана ... келе ... оның ... әскери, әуе және космонавтика салаларында баяғыдан бері қолданылып келеді. ... ... ... байланысты, бұл технология туралы ақпарат тек ғалымдар мен әскер басшыларына ғана белгілі болатын. Кейінгі кездерде алынған нанотехнология нәтижелерін өндірісте (медицина, ... ауыл ... ... құрастыру тб.) көптеп қолдану мүмкіндігінің ашылуына байланысты, алдыңғы қатарлы дамыған ... ... ... жұмыстары жүргізілумен қатар, сол зерттеулерге байланысты қолданылатын техникалар өндіріліп жатыр.
Қазақ жерінде нанотехнологияларды дамыту мақсатымен мемлекет тарапынан ... ... ... ... басшысы Нұрсұлтан Әбішұлы Назарбаевтың жетекші он жоғары оқу орындарында инженерлік зертханалар құру тапсырмасына байланысты мемлекет тарапынан қаржы бөлініп, сатып ... ... ... ... тб. ... ... ... жүзеге асыруға мүмкіндік берумен қатар, оның әрі қарай дамуына үлес қосып жатыр. Ал көлемді зерттеу жүргізу қиын іс ... ... ... шет ... ... мәжбүр болып отырмыз. Себебі, нанотехнологияның қазіргі жағдайы химия, физика, информатика, механика ... ... ... ... ... мол ... бірлесе отырып жұмыс істеуін қажет етеді. Бұған қоса, ... ... ... жұмыс істей білуі қажет. Ал ол үшін, әрине, мол тәжірибе қажет. 2003 жылдан бастап қазақ ... ... ... ... ... ... ашуға қолдарындағы бар күшті салып келеді. Елімізде нанотехнологиялық зерттеулерді жүргізетін зертханалар бой ... ... ... ... ... ... Алайда, еліміз нанотехнология саласында ғылыми терең зерттеулер жүргізуге арналған қымбат құрылғыларға қол жеткізе ... жүр. ... ... біздің ғалымдарға зерттеулерді көрші мемлекеттердің ғылыми-технологиялық зертханаларында жүргізуге тура келеді. Елімізде ... мен ... ... ... - ... ... ... сақтау мен дамытуға, оған қоса, республикамыздың қаржылай-экономикалық жағдайдың дамуына үлкен ықпал етеді.
Нанотехнология - ХХІ ... ... ... ... десек, қателеспейміз.
Қазақстанда үш зертхана нанотехнология саласындағы зерттеулермен айналысатын болады.
Бұл туралы Елбасы Н.Назарбаев бүгін "Назарбаев ... ... ... ... ... бе рген ... айтты.
"Бұл жаңа бағыт, оның әлемдік ауқымы - 4 триллион американ ... ... бұл ... ... сала. Сондықтан, біз де осы мәселемен айналысудамыз. Бүгінде ондай зертханалар ... - ... ... ... ... ... Физика-техникалық университетінде, Шығыс Қазақстанда бар. Осы үш зертхана нанотехнология бағытындағы жұмыстармен айналысатын болады", - деп нақтылады Н.Назарбаев.
Қорытындылай келгенде кванттық ... 20 ... ... алған. неміс ғалымдары В.Гайтлер мен Ф.Лондон (1927) сутек молекулалары үлгісімен ковалентті байланыстың ... ... ... ұсынды.
1931 жылы Дж.Слейтер мен Л.Полинг бұл ұсынысты әрі қарай дамытып, оны валенттік байланыс әдісі деп ... 1928 жылы ... , ... , Дж. ... ( 1929) және Э.Хюккель(1930) қазіргі кезде кеңінен таралған молекулалық орбиталдар әдісінің негізін қалады. 1927 жылы Д. ... ал1930 жылы В.А. ... ... ... өріс ... сондай-ақ, Дж. Слейтердің (1929 - 30) математикалық негіздегі ... ... әсер ... туралы еңбектері жарық көрді. Х.Бете (1929) мен Дж.Ван Флек (1932 - 35) ... өріс ... ... ... ғалымдардың ашқан жаңалықтары мен енгізген заңдары ғылымның дамып, жетілуіне зор ықпалын тигізді.
Қазіргі кездегі кванттық ... ... ... ... негізі болып табылады: органикалық және бейорганикалық химия, физикалық химия, сонымен қатар спектроскопияның әр түрлі ... ... ... химия заттардың атомдық және электрондық құрылыстарын зерттейтін ең арзан қолжетімді және ... әдіс ... ... ... көптеген ғылыми мәселелерді жетістікпен шешіп береді, спектроскопиялықтың көмегімен заттардың құрылысы химиялық реакциялардың жүру механизмі анықталады солардың ішінде биологиялық және ... ... ... ... ... мен электрондардың құрылысы, жаңа келешегі жоғары материалдар мысалы асқын өткізгіштер, элементарлы көміртектің пішіндері, ауыспалы ... ... әр ... ... және молекулалық құрылыстағы иондар мен атомдардың динамикалық қасиеттері зерттеледі. Кванттық химия дамуының нәтижесі мынау ... ... ... ... те ... . ... қолданыстағы заттарсыз біз өмірімізді елестете алмаймыз , себебі олар өміріміздің құрамдас болігі іспеттес . ... ... ... ... ... ... әлі де ... . Сол құпия квант әлеміне бас сұғуға бүгінен дайындалу керек .

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 7 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Атом молекулалық ілім. Химияның негізгі түсініктері мен стехиометриялық заңдары (Зат массасының сақталу заңы, құрам тұрақтылық заңы, еселік қатынастар заңы, көлемдік қатынастар заңы, эквиваленттер заңы, Авогадро заңы)13 бет
Аналитикалық химияның ғылыми және тәжірибелік маңызы12 бет
Заттың электромагниттік қасиетін кванттық механика Бор теориясы, Томсон моделі16 бет
Кванттық жіпшелі кеуекті кремнийдың фракталдық қасиеттері41 бет
Кванттық күй, асқын өткізгіштік, асқын аққыштық, фонодар, кристалдық торлар7 бет
Кванттық күй, кванттық сұйықтық, асқын өткізгіштік, асқын аққыштық, фонодар, кристалдық торлар6 бет
Кванттық оптика негіздері4 бет
Кванттық теориялардың негізгі ойларын тәжірибе жүзінде тұжырымдау. Франк және Герц тәжірибелері9 бет
Кванттық теорияның басты тұжырымдарын тәжірибе жүзінде негіздеу.Франк және Герц тәжірибелері7 бет
Кванттық теорияның шығуы3 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь