Реферат: Строение вещества - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Строение вещества

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 103 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

14 Строение вещества 1 . Основы квантовой механики и строение атома I . Элементарные сведения о корпускулах и волнах и предпосылки квантовой теории . Движения корпускул и сплошных сред . Корпускулярные и волновые свойства света . Волновые и корпускулярные свойства материи . Волны материи (волны де Бройля ). Простейшие виды движения частиц . Линейное движение на ограниченном интервале и модель потенциального ящика . Квантование энергии и энергетическая диаграмма . Понятие о спектральных переходах в квантовых системах . Длина волны, волновое число, частота и энергия спектрального перехода . Основные формулы : яяh / p ; = h / mc (для электромагнитной волны ); замена с= v = h / mv (волна материи - волна де Бройля ); 1 ) Частица в одномерном ящике (аналогия со стоячей волной, образуемой натянутой струной ) L=n /2, n N 1, 2, 3, ... ; U(x ) =0, E=T=p2/2m, x [ 0, L ] Уровни энергии частицы в одномерном “потенциальном ящике” : II . Движение на круговой орбите (Для самостоятельного ознакомления ). Стоячие волны де Бройля на орбите и квантование величины = яvr . Квантование классического "радиуса орбиты" . Боровский радиус a 0= ? 2/ яe 2 . Теорема вириала и вывод формулы квантования орбитальной энергии атома H и водородоподобного иона (формула Бора ). Система атомных единиц . 2 ) Движение электрона на круговой орбите . Уровни водородоподобного атома (иона ) и радиусы орбит : Отсюда следует формула Бора : Атомная система единиц : 1 ) единица массы-масса электрона [ M ] =1 а . е . M = яe ; 2 ) единица заряда – элементарный заряд - заряд электрона [ Q ] =1 а . е . Q = e ; 3 ) единица длины – боровский радиус [ L ] =1 а . е . L = a 0 ; 4 ) В атомной системе модуль циклической константы Планка равен единице : В атомной системе единиц формулы для уровней энергии и “радиусов” движения в водородоподобных атомах (одноэлектронных ионах ) выглядят особенно просто : III . Уравнение плоской бегущей волны де Бройля и способ построения операторов импульса и энергии . Операторные уравнения . 3 ) Плоская световая волна (элекромагнитное поле ): или y = A . exp [ i ( t - x / c )] 4 ) Подстановки E = ћ = mc 2 = mc 2/ћ = pc /ћ = E /ћ приводят к формуле для плоской волны материи 5 ) Плоская волна материи . Операторы динамических переменных Получены важные формулы для операторов энергии и импульса IV . Физические, математические основы, и постулаты квантовой механики . Понятие о конфигурационном пространстве (КФ ) системы частиц . При описании механических движений в системе частиц 1, 2, 3, ... n используются различные пространственные переменные . Их совокупность называется конфигурационным пространством . Координаты могут быть декартовы x 1, y 1, z 1, x 2, y 2, z 2, x 3, y 3, z 3, ... xn , yn , zn , или полярные, например, шаровые r 1, 1, 1, r 2, 2, 2, r 3, 3, 3, ... rn , n , n , или иные : q 1, q 2, q 3, ... q -2 , q -1, qn . Максимальная размерность КФ 3 n . В общем случае КФ является математической абстракцией . Лишь в случае одной частицы имеет геометрический смысл . Содержание постулатов квантовой механики : Постулат 1 . Волновая функция и ее свойства (конечность, однозначность, непрерывность и нормировка ): ( q 1, q 2, ... qn , t ). ... ( q 1, q 2, ... qn ) *( q 1, q 2, ... qn ) dv ( q 1, q 2, ... qn ) =1 . Область интегрирования охватывает полный возможный диапазон значений каждой переменной . Вероятностный смысл волновой функции : ( q 1, q 2, ... qn ) *( q 1, q 2, ... qn ) = | ( q 1, q 2, ... qn ) |2= ( q 1, q 2, ... qn ) | ( q 1, q 2, ... qn ) | 2 dv ( q 1, q 2, ... qn ) = d ( q 1, q 2, ... qn ). Кратко : | |2 dv = d Волновая функция (ВФ ) это математический образ состояния системы – функция состояния . Её квадрат это плотность вероятности распределения по конфигурационному пространству системы, пребывающей в некотором состоянии, которому отвечает ВФ . Постулат 2 . Измерения физических величин и операторные уравнения . Уравнения - математические образы измерений . Операторы - образы макроскопических приборов . Связь операторов различных динамических переменных . Операторы основных динамических переменных (импульса и его компоненты, координат и потенциальной энергии, момента импульса и его компонент, кинетической энергии, ). Гамильтониан . Постулат 3 . Временн ое и стационарное уравнения Шрёдингера . Стационарные системы . Гамильтониан, не зависящий от времени . Основа теоретической химии - стационарное уравнение Шрёдингера . . . Если гамильтониан независим от времени : . Для самостоятельного ознакомления : Стационарные системы . Подстановка с целью разделения времени и пространственных переменных : ( q , t ) = ( q ). (t ). Разделение переменных приводит к двум дифференциальным уравнениям : Пространственная часть волновой функции - стационарное уравнение Шрёдингера - это операторное выражение закона сохранения энергии в стационарной системе . Временная часть волновой функции описывает периодический процесс . В стационарной системе все движения строго периодичны - движение постоянно повторяется с круговой частотой : Постулат 4 . Суперпозиция состояний . Состояния чистые и смешанные . Математические и физические основания принципа суперпозиции . Формулировка : Если две волновые функции являются решениями операторного уравнения на собственные значения, то их линейная комбинация также является решением этого уравнения . Этот принцип называется принципом суперпозиции состояний и допускает обобщение на любое число собственных функций, образующих спектр оператора . При описании состояний реальных систем в общем случае всегда возникает проблема определения коэффициентов Постулат 5 . Средние значения динамических переменных : Его формулировка : Среднее значение динамической величины, полученное в результате многих измерений, равно математическому ожиданию этой величины, вычисленному с помощью её динамического оператора . Это утверждение на первый взгляд кажется простым следствием второго постулата, но это справедливо лишь для состояния “чистого”, волновая функция которого есть одна из простейших в спектре собственных функций динамического оператора . Для “смешанного” состояния волновая функция является уже суперпозицией более простых волновых функций, и этот постулат вводится как основание для вычислений усреднённых значений физических характеристик системы . Для подавляющего большинства реальных систем уравнение Шрёдинг ера имеет слиш ком сложный вид, и невозможно получить спектры его собственных волновых функций и собственных значений гамильтониана (энергетических уровней всех квантовых состояний ) в аналитической форме в зависимости от квантовых чисел (номеров состояний-уровней ). В силу этого расчёт свойств реальной системы почти всегда начинается с составления приближённой волновой функции для какого-то отдельно выбранного квантового состояния, а данный постулат предписывает способ вычисления наблюдаемой физической величины с помощью искусственно конструируемой волновой функции . В этом и состоит значение 5-го постулата . V . Уравнение Шрёдингера для простейших квантовомеханических систем . Общая схема и примеры составления и решения уравнения Шрёдингера . 1. Одномерный "потенциальный ящик" как простейшая модель замкнутого поступательного движения . Волновые функции, граничные условия и квантование энергии (энергетический спектр ). Энергетическая диаграмма и графики волновых функций . Узлы и пучности волновых функций . Нормировка . Связь номера уровня с числом узлов и пучностей волновой функции - стоячей волны де Бройля . Области применения модели "потенциального ящика" . 2. Понятие о трёхмерном "потенциальном ящике" как простейшей модели замкнутого пространственного движения частицы . Квантовые числа ( nx ; ny ; nz ). Уровни кубического ящика, их вырождение : 3. Плоский ротатор - простейшая модель вращения в плоскости . Условие однозначности и комплексные волновые функции плоского ротатора . Квантование энергии . Вырождение уровней . Действительные орбитали, их полярные графики и классификация состояний-уровней : , , , ... . Рабочие формулы : Формула оператора момента импульса в плоском вращении подобна формуле оператора импульса в поступательном движении . Необходимы замены величин x и =I : где Волновые функции имеют вид : ( ) =А . exp ( i ), Нормировка даёт А=(2 я ) - 1/2 Однозначность волновых функций приводит к квантованию энергии Е : ( ) = ( +2 ) exp( i ) =exp [ i ( +2 )] exp( i ) = exp( i ). exp( i 2 ) 1= exp( i 2 ) = exp( im2 ). Отсюда =m, а также cos(m2 ) +isin(m2 ) =1, что означает cos ( m 2 ) =1 ; isin ( m 2 ) =0 m Z 0 0 ; 1 ; 2 ;... 4. Гамильтониан одномерного гармонического осциллятора (Для самостоя-тельного ознакомления ): и квантование уровней колебательной энергии : Е v =( v +1/2 ) h =( v +1/2 ) ? v N 1, 2, 3, ... . Понятие о характеристичности колебаний химических связей и аналитические применения колебательной спектроскопии . Диаграмма энергетических уровней и графики волновых функций . Качественное сравнение волновых функций одномерного ящика и осциллятора, общие признаки, сходство и отличие . VI . Соотношения неопределенностей Гейзенберга (Для самостоятельного ознаком-ления ): Сопряженные динамические переменные (импульс-координата ; энергия-время ; момент импульса-угол поворота ). Квант действия . Принцип исключения для совместного измерения сопряженных динамических переменных . Соотношения Гейзенберга : . C оотношения неопределённостей Гейзенберга относятся к числу фундаментальных законов природы . В элементарной квантовой теории их представлют также в виде произведений предельных ошибок, неизбежных при совместных измерениях, а именно : Часто соотношения Гейзенберга записывают через квадратичные отклонения в виде VII . Атом водорода и водородоподобные ионы в квантовой механике . Шаровые координаты ( r , , ). Одноэлектронный гамильтониан в шаровых координатах . Уравнение Шрёдингера для водородоподобного атома . Схема разделения переменных . Атомные орбитали, их радиальные и угловые компоненты : n , l , m ( r , , ) = Rn , l ( r ). l , m ( ). m ( ). Квантовые числа n , l , m , их взаимосвязь, пределы изменения и физический смысл . Квантование энергии, модуля и проекций момента импульса . Полярные диаграммы угловых компонент АО . Рабочие формулы : Лапласиан и его слагаемые в декартовых и шаровых координатах : угловая часть лапласиана - оператор Лежандра : . Оператор Лежандра с точностью до постоянного множителя совпадает с оператором квадрата момента импульса, а именно Уравнения Лапласа и Лежандра для шаровой системы (очень полезная информация ): Отсюда - правило квантования модуля момента импульса при сферическом вращении . Квантование модуля и проекций момента импульса при пространственном вращении Вращательные со c тояния s , p , d , f , ... l = 0,1,2,3 . Углы прецессии момента импульса . Уравнение Шрёдингера для одноэлектронного атома (водородоподобного иона ). Разделение переменных и квантование динамических величин : Графики радиальных компонент АО атома H и водородоподобного иона . Радиальные распределения плотности вероятности и физический смысл боровского радиуса в квантовой механике . Энергетическая диаграмма орбитальных уровней атома водорода и водородоподобного иона и природа высокой кратности вырождения одноэлектронных (орбитальных ) уровней атома VIII . Многоэлектронный атом . Многоэлектронный гамильтониан для атома . Потенциальная энергия отталкивания электронов и ее приближенное представление в виде функции экранирования ядра . Межэлектронное отталкивание как возмущение одноэлектронного кулоновского потенциала в атоме (эффект экранирования ядра ) и расщепление уровней по побочному квантовому числу l . Энергетические уровни АО многоэлектронного атома (правило Клечковского-Маделунга ): “Уровни АО многоэлектронного атома возрастают с ростом суммы квантовых чисел ( n + l ), а при равных значениях ( n + l ) ниже лежит уровень с меньшим n ” . Э кранирование ядра . Одноэлектронный подход к проблеме строения многоэлектронного атома . n+l N,l АО n+l n,l АО n+l n,l АО n+l n,l АО n+l n,l АО n+l n,l АО 1 1,0 1s 3 2,1 2p 5 3,2 3d 6 4,2 4d 7 4,3 4f 8 5,3 5f 2 2,0 2s 3,0 3s 4,1 4p 5,1 5p 5,2 5d 6,2 6d 4 3,1 3p 5,0 5s 6,0 6s 6,1 6p 7,1 7p 4,0 4s 7,0 7s 8,0 8s Последовательность уровней АО многоэлектронного атома : 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<5s<4d<5p<6s<4f<5d<6p<7s<5f<6d<7p<8s Качественное понятие о спине электрона и принцип Паули . Принципы заполнения атомных орбиталей в основной электронной конфигурации : 1 ) водородоподобие (одноэлектронное приближение в атоме ), 2 ) минимум энергии, 3 ) принцип Паули, 4 ) максимальный суммарный спин (1-е правило Хунда ). Примеры основных электронных конфигураций легких атомов . Возбужденные атомные конфигурации . Схема приближенного представления энергии электронного отталкивания в виде энергии экранирования ядра . Переменные Слагаемые электростатической (кулоновской ) потенциальной энергии r1, 1, 1 V1 V12 V13 V14 ... ... V1z r2, 2, 2 V2 V23 V24 ... ... V2z ... ... ... ... ... ... ri, i, i Vi Vij ... ... Vi rj, j, j Vj Vji ... Vj rz-1, z-1, z-1 Vz-1 ... Vz-1,z rz, z, z Vz Отдельные слагаемые равны Vi = – Ze 2/ ri ; Vij =+ Ze 2/ rij . Полное выражение для электростатической потенциальной энергии : Эффективный потенциал экранирования ядра : Результирующий эффективный потенциал межэлектронного отталкивания : e 2 ( ri ) - заряд экранирования ( ( ri ) - функция экранирования ) ядра Для одного из электронов потенциальная энергия это одно из слагаемых суммы : Эффективный одноэлектронный гамильтониан в многоэлектронном атоме приближённо записывается в виде : Физическим результатом “экранирования” ядра электронным облаком является дополнительное расщепление уровней АО по отношению к водородоподобному иону . Энергия АО начинает зависеть не только от главного, но и от азимутального квантового числа . Уровни АО определяются правилом Маделунга-Клечковского (см . выше ). IX . Атомные термы в приближении Рассел-Саундерса . Спин-орбитальные микросостояния атомной электронной оболочки . Пример : первая возбужденная конфигурация атома Be (1 s 22 s 12 p 1 ), микросостояния и их качественная систематизация . Роль различных кулоновских взаимодействий : электронно-ядерного притяжения, межэлектронного отталкивания, и запрета Паули . Суммарные квантовые числа ML и MS , L и S . Атомные термы Рассел-Саундерса . Атомное внутреннее квантовое число J . Правила Хунда (первое и второе ) и относительная шкала энергии атомных термов . Спектральные переходы и правила отбора (см . практические занятия ). Основная конфигурация и термы атома углерода С(1 s 22 s 22 p 2 ). X . Периодическая система Менделеева и электронные конфигурации элементов . Правило Унзольда, устойчивость сферических оболочек и природа "аномалий" у d -элементов I , VI , VIII групп Периодической системы . Качественное сравнение "сферических" электронных конфигураций некоторых d -элементов в подгруппах : IБ VIБ VIIIБ 29Cu(3d104s1 ); 24Cr(3d54s1 ); 28Ni(3d84s2 ); 47Ag(4d105s1 ); 42Mo(4d55s1 ); 46Pd(4d105s0 ); 79Au(5d106s1 ); 74W(5d46s2 ); 78Pt(5d96s1 ); ЛИТЕРАТУРА (см . также на кафедре и в библиотеке МИТХТ ) 1. Конспект курса лекций . 2. Поленов Е .А., Леванда О .Г. . Постулаты квантовой механики (метод пособие ). Изд . МИТХТ . 19 90 . 3. Поленов Е .А., Леванда О .Г. . Модельные задачи одномерного движения в квантовой механике (метод . пособие ). Изд . МИТХТ . 19 90 . 4. Поленов Е .А., Леванда О .Г. . Пространственные движения одной частицы в квантовой механике (метод пособие ). Изд . МИТХТ . 19 92 . 5. Физическая химия . (Под ред .К.С. Краснова ) , М., "Высшая школа", 1982 . 6. (и более новые издания ). 7. Ф . Даниэльс, Р . Олберти . Физическая химия . М ., "Мир", 1978 . 8. ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА 9. Г . Грей Электроны и химическая связь . М ., "Мир", 1967 . 10. П . Эткинс . Кванты . Справочник концепций . М. “Мир” . 19 77 . 11. А .М. Мелёшина Курс квантовой механики для химиков, М ., "Высшая школа", 1980 . 12. Э .В. Шпольский Атомная физика т .1, М ., Г ос . Изд-во ф . -м . лит ., 19 63 . 13. Л .Д. Ландау, Е .М. Лифшиц . Теоретическая физика, т .3 , Квантовая механика . Нереля - тивистская теория . М. "Наука", Главная ред . ф . -м . лит-ры, 1974 . 14. В .А. Фок . Начала квантовой механики . М., Гл . ред . ф . -м . лит ., "Наука", 1976 . 15. А .Н. Матвеев . Квантовая механика и строение атома . М ., "Высшая школа", 1965 . 16. Макс Борн . Атомная физика . М ., "Мир", 1970 . 17. Дж . Маррел, С . Кеттл, Дж . Теддер . Теория валентности М ., "Мир" , 19 67 . 18. В .И. Минкин, Б .Я. Симкин, Р .М. Миняев . Теория строения молекул . М. “Высш . школа” . 19 79 . 19. К .С. Краснов . Молекулы и химическая связь . М. “Высшая школа” . 19 77 . 20. Р . Заградник, Р . Полак . Основы квантовой химии . М. Мир, 1979 . Пер . с чешского . 21. Е . Кондон и Г . Шортли . Теория атомных спектров . М., Изд . ин . лит ., 1948 . (пер . с англ ) The Theory of Atomic Spectra by E . U . Condon and G . H . Shortley . London . 19 35 . 22. У . Флайгер . Строение и динамика молекул, т .1 ,2, М ., "Мир", 1982 . 23. Р . Драго . Физические методы в химии, т .1 ,2 . М ., "Мир", 1981 . 24. Физические величины . Под ред . И .С. Григорьева, Е .З. Мейлиховой . Энергоатомиздат ., М ., 1991 . 25. Краткий справочник физико-химических величин . Под ред . К .П. Мищенко и А .А. Равделя . “Химия” .Л. 19 74 . 26. См . современные компьютерные программы в Chem . Office , YPERCHEM и др .
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Я жил при Брежневе, при Горбачеве жил и при Ельцине. Но Путин - это первый президент, ради которого меня просят меньше есть.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru