Resumen

La Tierra que orbita al Sol, el electrón ligado a un protón en el átomo de hidrógeno son ambas manifestaciones de partículas en movimiento unidas por una fuerza de cuadrado inverso y ambas están gobernadas por el principio de menor acción (de todos los caminos posibles que las partículas pueden tomar Entre dos puntos en el espacio y el tiempo, toman aquellos caminos para los cuales la integral temporal del Lagrangiano o la diferencia, energía energética potencial cinética, es la menos) y formada por la misma estructura hamiltoniana (o energía total). Para ambos tipos de movimiento, las invariantes (o propiedades que se conservan) son la energía y el momento angular del movimiento relativo, y la simetría es la del movimiento de rotación. Las diferencias surgen porque la fuerza eléctrica que limita el electrón al protón es cuarenta y dos órdenes de magnitud más fuerte que la fuerza gravitatoria y la pequeñez del átomo de hidrógeno produce "efectos cuánticos": la mecánica de las partículas microscópicas que constituyen el átomo es onda -me gusta. Sin embargo, los conceptos centrales de la mecánica se conservan en la integridad: menos acción, invariantes o leyes de conservación, simetrías y la estructura hamiltoniana. La discusión en las secciones que siguen sobre el tratamiento cuántico-mecánico de las estructuras moleculares se basa en su mayor parte en los libros de Pople y Murrell [2, 3], y no es en absoluto comprensiva, pero esperemos que elucidar los conceptos más relevantes para Realizando la estimación de propiedades termoquímicas y cinéticas de reacciones elementales. El objetivo de la química cuántica es proporcionar una descripción cualitativa y cuantitativa de la estructura molecular y las propiedades químicas de las moléculas. Las principales teorías consideradas en la química cuántica son la teoría del enlace de valencia y la teoría orbital molecular. Se ha demostrado que la teoría de los enlaces de valencia es más difícil de aplicar y rara vez se usa, por lo que esta discusión tratará solamente con la aplicación de la teoría orbital molecular a las estructuras moleculares. En la teoría orbital molecular, los electrones que pertenecen a la molécula se colocan en orbitales que extienden todos los diferentes núcleos que componen la molécula (la más simple aproximación de un orbital molecular es una simple suma de los orbitales atómicos con coeficientes de ponderación lineal apropiados). A continuación para el monóxido de carbono como ejemplo), en contraste con el enfoque de la teoría del enlace de valencia en el que los orbitales están asociados con los átomos constituyentes. El cálculo analítico completo de los orbitales moleculares para la mayoría de los sistemas de interés puede reducirse a un problema puramente matemático, cuya característica central es el cálculo y la diagonalización de una matriz de energía de interacción efectiva para el sistema. En los cálculos orbitales moleculares ab initio, los parámetros que aparecen en tal matriz energética se evalúan exactamente a partir de consideraciones teóricas, mientras que en métodos semi-empíricos se utilizan datos experimentales sobre átomos y prototipos moleculares para aproximar las integrales atómicas y moleculares que entran en la expresión Los elementos de la matriz de interacción energética. Los métodos ab initio pueden hacerse tan precisos como el experimento para muchos propósitos Zeener [4], el principal inconveniente del trabajo "ab initio" de alto nivel es el costo en términos de recursos informáticos que lo restringen a sistemas de diez o menos átomos incluso para el Usuarios más experimentados. Esto es lo que atrae al químico a métodos semi-empíricos que pueden aplicarse fácilmente a sistemas complejos que consisten en cientos de átomos. Actualmente, los métodos semi-empíricos útiles están limitados en su ejecución por multiplicación matricial y diagonalización, requiriendo ambos un tiempo computacional proporcional a N3 donde N es el número de orbitales atómicos considerados en el cálculo o conjunto de bases.

• Materias:Química cuántica Cinética química Cinética química - Procesamiento de datos Reacciones químicas Reactores químicos
• Subjects:Quantum chemistry Chemical kinetics Chemical kinetics - Data processing Chemical reactions Chemical reactors
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