Начала квантовой теории. Изучение АЧТ. Гипотеза Планка о квантах. Уравнение Планка. Постоянная Планка, ее физический смысл.
Квантовая химия – это раздел теор.химии, в к-м строение и св-ва хим.соед-й, их вз-я и превращ-я рассматриваются на основе представлений квантовой механики, а также экспер-но установленных закономерностей, в частности, закономерностей, описываемых классической теорией хим.строения. Квантовая химия изучает электр.строение мол-л, состав МО, взаимное распред-е эн.уровней орбиталей, занятых электронами, ММВ и т.д. В квант.х. введено много корреляций между экспер-но наблюдаемыми св-ми вещ-в и вычисляемыми величинами для отдельных мол-л. Напр., на основе кв.-мех. представлений была развита качественная теория реакц.способности. Кв.х отличается от классич.хим.теории тем, что она имеет математический аппарат, позволяющий рассчитывать св-ва объектов. В основе кв.х лежит кв.механика. Кв.механика изучает кв.объекты и явления. Кв.объекты и явления составляют микромир. Основные з-ны кв.мех были сформулированы в 20-30х гг. 20 в. В основе кв.мех лежит представление о двойственной природе микрообъектов, т.е микрообъекты могут проявлять себя и как частицы, и как волны. Говорят, микрочастицы обладают корпускулярно-волновым дуализмом. Впервые, такая двойственная природа была установлена для света.
АЧТ-это объект с max излучательной и max поглощательной способностью.
(Ось у- интенсивность(I)=f(T,λ))
1899 г М.Планк попытался разрешить проблему АЧТ (модель, к-ая лежит в основе вычислений). Этой системой стал классический гармонический осциллятор (ГО). Согласно классич.теории ГО поглощает и испускает излучение не непрерывно, а дискретными порциями. Гипотеза Планка — гипотеза, заключающаяся в том, что при тепловом излучении энергия испускается и поглощается не непрерывно, а отдельными квантами (порциями). Излучение может происходить тогда, когда система переходит из одного энергетич.состояния в другое. Сущ-т фундамент.энерг.единица, к-ую может поглощать/испускать система в одном акте: Е=hν, h=6.63∙10-34Дж∙с.Физ.смысл h- это мельчайшая порция (квант) энергии, к-ую может испустить система в одном акте издучения. Система не может иметь промежут.энерг.состояний, может испустится ГО 2 hν, но не может 1.3 hν, поскольку эн.сост-я меняются дискретно.
Корпускулярно-волновой дуализм излучения. Уравнение Энштейна для фотонов. Экспер.подтверждение корпускулярных св-в излучения (фотоэффект). Эффект Комптона.
Энштейн 1905 г ввел представление о том, что масса и энергия неразрывно связаны между собой Е=mc2. Согласно Энштейну э/м излучение состоит из частиц, т.е э/м изл-е распространяется тоже порциями. В 1926 эти порции были названы фотонами. Этот термин предложил Льюис. ν=с/λ, Е=h∙с/λ, mc2= h∙с/λ, mc=h/λ, λ(хар-ка волны)=h/m∙c, где mc- импульс (хар-ка частицы). Т.о., Энштейн установил корпускулярно- волновой дуализм для излучения. hν=А+mϑ2/2; ур-е доказывает, что фотон реально сущ-т, сущ-т корп.-волн дуализм. Чем больше фотонов, тем больше вылетевших электронов.
Эффект Комптона: Если на поверхность металла падает излучение с очень малой длиной волны (напр., рентгеновское изл.);длина волны рассеянного излучения всегда больше длины волны первоначального изл-я, при этом изменение волны Δλ не зависит от природы вещ-ва и от длины волны первоначального излучения, однозначно опред-ся углом ϕ между направлениями падающего первоначального и рассеянного изл-я. Ур-е, к-ое точно описывает эф.Комптона удалось вывести, рассматривая взаи-е электронов и излучение как взаи-е двух частиц.
Δλ=2(
; 
-комптоновская длина волны электрона.
Т.о., в нач.20 в было установлено, что наряду с волновыми св-ми есть корпускулярные.
Применение идей квантования для создания теории строения атома (Н.Бор). Расчет радиуса, скорости и энергии электрона в атоме Н. Обоснование линейчатой структуры спектра атома Н.
В 1913 Н.Бор начал работать над теорией строения атома. Для создания своей теории Бор воспользовался идеями квантования.
Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний): в атоме существуют стационарные (не изменяющиеся со временем) состояния, в которых он не излучает энергии. Стационарным состояниям атома соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны. Движение электронов по стационарным орбитам не сопровождается излучением электромагнитных волн.
В стационарном состоянии атома электрон, двигаясь по круговой орбите, должен иметь дискретные квантованные значения момента импульса, удовлетворяющие условию:
meϑrn=nh (n=1,2,3,…),
где mе, - масса электрона, v - его скорость по n-й орбите радиуса rn
Второй постулат Бора (правило частот): при переходе электрона с одной стационар ной орбиты на другую излучается (поглощается) один фотон с энергией
hν=En-Em
равной разности энергий соответствующих стационарных состоянии (Еn и Еm - соответственно энергии стационарных состояний атома до и после излучения (поглощения)). При Еm<Еn происходит излучение фотона (переход атома из состояния с боль шей энергией в состояние с меньшей энергией, т. с. переход электрона с более удален ной от ядра орбиты на более близлежащую), при Еm>Еn- его поглощение (переход атома в состояние с большей энергией, т. е. переход электрона на более удаленную от ядра орбиту). Набор возможных дискретных частот v = (Еn – Еm)/h квантовых переходов и определяет линейчатый спектр атома.
r= 
ϑ= 
; Е= - 
(система СГС).