Реферат тақырыбы: "Кванттық химияның даму тарихы және кванттық химиялық есептеу программалары мен есептеу әдістері"
жүктеу/скачать 229,66 Kb.
|
Кванттык химия
Жартылай эмпирикалық әдісКванттық химиядағы жартылай эмпирикалық әдістер – эксперименттік мәліметтерді пайдалана отырып жүзеге асырылатын заттардың молекулалық сипаттамалары мен қасиеттерін есептеу әдістері. Негізінде, жартылай эмпирикалық әдістер көп атомды жүйелер үшін Шредингер теңдеуін шешудің эмпирикалық емес әдістеріне ұқсас, бірақ есептеулерді жеңілдету үшін бұл әдістерге қосымша жеңілдетулер енгізілген. Көбінесе бұл жеңілдетулер валенттілік жуықтауымен байланысты, яғни олар тек валенттілік электрондарының сипаттамасына негізделген. Сондай-ақ, бұл әдістерде жартылай эмпирикалық есептеу жүргізілетін сол ab initio әдісінің дәл теңдеулеріндегі молекулалық интегралдардың белгілі бір кластары ескерілмейді. Басқа молекулалық интегралдар (немесе олардың сызықтық комбинациялары) мәндері белгілі бір калибрлі молекулалар үшін тәжірибелік сипаттамалардан анықталатын эмпирикалық параметрлермен ауыстырылады. Эмпирикалық параметрлерді таңдау молекулалардың құрылымы мен феноменологиялық заңдылықтар туралы химиялық идеяларды ескере отырып, эмпирикалық емес есептеулер тәжірибесін жалпылауға негізделген. Атап айтқанда, бұл параметрлер ішкі электрондардың валенттік электрондарға әсерін жуықтау үшін қажет, яғни. ядроның электрондары жасаған тиімді потенциалдарды орнату. Эмпирикалық параметрлерді калибрлеу үшін тәжірибелік деректерді пайдалану жоғарыда аталған жеңілдетулерден туындаған қателерді жоюға мүмкіндік береді, бірақ тек өкілдері сілтеме молекулалары ретінде қызмет ететін молекулалардың сыныптары үшін және параметрлері анықталған қасиеттер үшін ғана. . Hartree-Fock-Rutaan дизайн схемасының бұл оңайлатылуы Zero Differential Overlap Approximation (NDP, NDO ағылшын аббревиатурасы - Neglect of Differential Overlap немесе ZDO - Zero Differential Overlap) деп аталады.Әртүрлі әдістердегі NDP жуықтауы әртүрлі тәсілдермен жүзеге асырылады. Жақындау деңгейі жартылай эмпирикалық әдістердің атауында көрінеді. Әдістердің классификациясы үш түрді қамтиды: а) дифференциалды қабаттасуды толық ескермеу (CPDP, CNDO, толық ескермеу дифференциалдық қабаттасу); б) дифференциалды қабаттасуды ішінара ескермеу (INDO, Intermediate Neglect of Differential Overlap); c) Neglect of Diatomic Differential Overlap (NNDO, Neglect of Diatomic Differential Overlap); Попл Дж. Жартылай эмпирикалық әдістердің көпшілігі ХХ ғасырдың 70-80 жылдарында жасалған. Олардың дамуына, сонымен қатар кванттық химияның басқа салаларына ағылшын ғалымы Джон Поппл үлкен үлес қосты. Джон Поппл 1925 жылы 31 қазанда Англияның батыс жағалауындағы Бернхэм-на-Сей қаласында дүниеге келген. 1943 жылдың қазан айында Поппл Кембридж университетінің Тринити колледжінде математиканы оқу үшін оқуын бастады. Одан әрі соғысқа байланысты біраз уақыт оқуға мүмкіндігі болмай, 1947 жылы Кембриджде оқуын жалғастырады. Ол Пол Дирактан кванттық механика, Джон Ленард-Джонстан теориялық химия бойынша жаңа курстарды алып, өз таңдауын анықтап, 1948 жылы маусымда Поппл Ленард-Джонспен теориялық химияны зерттей бастады. Келесі он жыл бойы ол Кембриджде жұмысын жалғастырып, 1951 жылы кандидаттық диссертациясын қорғады. Ол су молекуласын, оның сутектік байланыстарын және жалпы сұйық судың құрылымын теориялық талдаумен айналысты. 1952 жылы ол химияны математикаландыруға өзінің жалпы көзқарасын тұжырымдап, оның кейінгі қызметінің бағытын анықтады. Ол Паризер және Паррмен бірге Попла – Паризер – Парр теориясын – бір электронды атомдардан тұратын жүйелер моделін жасады, физикалық химия есептерімен айналысты. 1958 жылы Поппл Лондон маңындағы Ұлттық физикалық зертханада іргелі физиканың жаңа бөлімін қабылдады. Академиялық 1961-1962 жылдары ол қазіргі Карнеги Меллон университетінің құрамына кіретін Питтсбургтегі Карнеги технологиялық институтында өтті. 1964 жылы ол Питтсбургке көшіп, теориялық химиядан компьютерлік есептерді шығарды.Мулликен жасаған молекулярлық орбиталық әдіс молекулалардың электрондық құрылымын түсінуге және химиялық байланыстардың пайда болуына ықпал етті. Компьютердің өнертабысы ғалымдарды қуатты құралмен қамтамасыз етті, ал Мулликеннің өзі және оның әріптестері бірінші болып молекулалардың құрылымын ашуға арналған компьютерлік бағдарламаларды жасады.Молекулалардың құрылымын және олардың химиялық түрленуін сандық сипаттау үшін кванттық механиканың күрделі теңдеулерін өңдеуді компьютерлендіру қажеттілікке айналды. Осы мақсатта Попл теориялық модельді құрды, онда Шредингер теңдеуіндегі толқындық функцияны сипаттайтын кванттық механикалық теңдеулер барған сайын жетілдірілген жуықтаулар тізбегін пайдалана отырып шешілді. Модель есептеулердің дәлдігін бақылауға мүмкіндік берді. Popla әдісі әзірленген Gaussian компьютерлік бағдарламасының арқасында зерттеушілерге қолжетімді болды. Жартылай эмпирикалық әдістерді қорытындылай келе, MNDO, AM1, PM3 процедуралары молекулалық қасиеттерді физика-химиялық сипаттау үшін жеткілікті дәлдікті қамтамасыз етеді және реакция механизмдерін модельдеу үшін пайдаланылуы мүмкін екенін атап өтуге болады. жүктеу/скачать 229,66 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|