Бөж тақырыбы: Кванттық химияның дамуы

Әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті 
Химия және химиялық технология факультеті 
 
 
БӨЖ 
Тақырыбы:
Кванттық химияның дамуы 
 
Оқытушы: Қалабаева М.К 
Студент: Идиатулла А.
314хи 
Алматы 2023

Ғылыми теорияның дамуы екі сатыда жүреді – интенсивті және экстенсивті. 
[1]. Дамудың интенсивті сатысы негізгі постулаттарды шығару, яғни 
интерпретация нәтижесіндегі теория принциптерінің пайда болуынан тұрады. 
Экстенсивті даму- жаңа тәжірибелік мәліметтерге қосымша теориялар 
енгізуден басталады. 
Бұл жағдаймен кванттық механикада байланысты болды, оның 
пайда болуы сутек атомының спектрі, қатты заттардың жылусиымдылығы 
және сәулеленудің эмперикалық заңдарын түсіндіруменбайланысты болды. 
Кейінірек кванттық механика постулаттары кванттық химияның негізін 
қалады. Бұл бүгінгі таңда программалау мен сандық әдістердің (берілген 
дәрежедегі жүйелерді дәл шешуге мүмкіндік беретін рәсімдер) симбиозына 
айналды. 
Не себепті сандық әдістер: 
Соңғы жайт түсіндіруді қажет етеді. Шредингер теңдеуі тек бір немесе екі 
бөлшектен тұратын жүйелер үшін қолданылады, ал сутек молекуласы 
шешілуі қиын есепті құрайды. Сол себепті кванттық химия кванттық 
механика постулаттарын толықтыратын принциптер жиынтығын, сонымен 
қатар есептеудің күрделілігін төмендетуге негізделген түрлі алгоритмдер мен 
жорамалдардан тұрады. Бұдан кез -келген есептеу үшін екі негізгі критерия 
шығады: дәлділік және жылдамдылық. Әрине осы параметрлер жоғары 
болған сайын, соғұрлым жақсы. Дәл осы «қайшылық» кванттық химияның 
дамуының негізі. 
Айта кететіні, кванттық химияны химия ғалымдары суық қабылдады. 
Толық қалыптасып болмаған теориялық химия бөлімін жақтаушы 
негізгі аргумент – кез келген қосылыс үшін ( көбіне күрделі) 
есептеу нәтижесі (геометриялық параметрлер, 
жүйенің толық энергиясы) қолданылған әдіске байланысты түрліше болуы 
мүмкін. 
Кванттық химия тарихы 
Кванттық химияның пайда болуы (компьютер заманына дейінгі) 
Кванттық механиканың дамуы нәтижесінде кванттық химия атты жас ғы
лым саласы пайда болды. Кванттық химия XX ғасырдың 20 жылдарының 
орта шенінен бастап пайда бола бастаған. Оның қалыптасуы кванттық 
механиканың дамуымен қатар жүріп отырды.Оның қалыптасуы барысындағы 
қызықты жайттың бірі – кванттық химиядағы, яғни GAMESS және Gaussian 

сияқты заманауи бағдарламалардың алгоритмі аз уақытта, шамамен 10 
жылда пайда болды. Осы ғылымның жедел дамуы келесідей жайттардың 
тууымен байланысты болды: біріншіден, көптеген зертхааналық 
материалдарға қатысты сұрақтар: неге сутек молекуласы 2 атомнан тұрады, 
неліктен су молекуласы үшбұрыш формалы, неге көміртек диоксидінің 
барлық үш атомы бір түзу бойында орналасқан, неге кейбір заттар 
өткізгіштер, ал кейбіреудері оқшаулағыштар болады т.с.с. Сол кезде осы 
сияқты сұрақтарға жауап табатындай ешбір теория болмаған еді. Екіншіден, 
физикамен байланыса отырып, оның математикалық құралдарын қолданған 
химия саласы нақты ғылымға айнала бастады. 
Зерттеулердің ең бастамасы Вернер Гейзенбергтің еңбегі еді. Ғалым 1926 ж 
гелий атомына квантохимиялық есептеу жүргізіп, оның екі күйде 
болатындығын түсіндіріп, термо және пара күйлерінің айырмашылығын 
сипаттап берген еді. Яғни паратермо- симметриялы, ал ортотермо- 
антисимметриялы толқындық теңдеуге сәйкес келетіндігін түсіндірді. Соған 
байланысты ол квантомеханикалық резонанс ұғымын енгізді. 
1927 жылы Вальтер Гейтлер және Фриц Лондон химиялық 
байланыстың кванмеханикалық теориясын зерттеуді бастады.Бұдан 
сутек молекуласының келесідей бөліктері анықталды: 
А) ковалентті байланысты антипараллель спиндері арқылы 
байланысқан екі электрон жұбы түзеді. 
Б) ковалентті байланыстың түзілуі кезінде өзара әсерлескен 
атомдардың арасында электрон тығыздығы өседі шамамен 15-20 % 
,ол жүйедегі энергияның азаюына және оның тұрақтылығына әкеледі. 
В) өзара әрекеттескен атомдар арасындағы ковалентті байланыс электрон 
бұлтының максималды бүркескен аймағына қарай бағытталады. 
Кванттық химиядағы ең маңызды түсінік - толқын ұзындығы-
бұл Шредингер теңдеуінің шешімі болып табылатын бөлшектердің координ
атаға тәуелді химиялық жүйелер күйлерінің сипаттамасы.
Осы теңдеу толқындық функцияны электрондар мен ядролардың берілг
ен санындағы және соңғылардың белгілі өзара орналастырумен, күйлердің
энергиясының мүмкін болатын мәндерімен байланыстырады. 
Толқындық фүнкцияларды біле отырып электрон зарядтардың таралуын ан
ықтауға, молекулалардың моменттерін, олардың спектроскопиялық және 

резонанстық сипаттамаларын есептеуге, оның реакция қабілеттігін 
сипаттауға, кристалдың зондық құрылымын есептеуге болады. 
компьютерлік жуйелері Коптюгпен әзірленіп қойған.
Бағыттардың бірі керекті қосылысты синтездеудің мумкін 
жолдарын жақсы зерттелген органикалық реакциялардың негізінде анықтауға 
негізделген. Сәйкес программалар бірнеше лабораторияларда әзірленген. 
Басқа бағыт формальді – логикалық көзқарасқа негізделген. Бұл 
көзқарас негізінде валенттіліктің классикалық теориясы жатыр және ол 
реакцияны байланыстардың молекулааралық және молеулаішілік қайта 
бөлініп топтасу ретінде қарастырады. Бұл әдістің артықшылығы –белгілі 
реакциялар арасында тура аналогтары жоқ процесстерді компьютер 
көмегімен генералдауға мүмкіндік береді. 
Компьютердің адам миының алдындағы артықшылығы – 
ақпараттаррдың ауқымды көлемін есте сақтай отырып, онымен өте тез 
жұмыс істей білуінде.