Цитата:
Трехэлектронную связь можно рассматривать как один фермион со спином 1/2, а далее все как обычно. Причем, в квантовой физике это давно известно.
Начнем с того, что по
правилу сложения моментов для системы 3х электронов возможно 2 спиновых состояния:
. И что дальше как обычно, совершенно не понятно (можете ли Вы в виде формул показать, как будет выглядеть, например, Гамильтониан для подобной системы, как вводится новые координаты для Вашей квазичастицы 3х электронов и т.д. и какие
преимущества это даст?).
(Ферми-Дирака, Бозе-Ейнштейна)
Заметка: Эйнштейн в русскоязычной литературе пишется через "
Э" (понимаем, что по-украински по-другому, но всё же, глаз режет)
Более того, необходимо понимать, что многие квантовомеханические принципы сформулированны для идеальных условий (Ферми-Дирака, Бозе-Ейнштейна), а атом или молекула это не совсем идеальная система, и физики это прекрасно понимают.
Что, блин, простите?!
Вы намекаете, на то, что квантовая механика не полностью работает в реальных системах (области, где становятся необходимым использовать КЭД, и тем более ТО в расчет не берем)? Т.е., например, если, скажем, численно, хорошо учесть влияние внешних факторов на эксперимент, и от них же достаточно хорошо заэкранироваться, то мы будем получать отличие от предсказаний квант.меха?!
Поэтому они должны как обычные бозоны все занять один энергетический уровень, то есть все фактически инертные элементы перестали б существовать (кроме гелия, там один бозон).
Эммм.... вообще при уменьшении степени "квантовости" системы (например, при повышении
T) статистики Ф-Д и Б-Э спокойно переходят в обычное распределение Максвелла-Больцмана. А по поводу бозонов и замкнутых оболочек -- вообще-то Ne, Ar, и т.д. существенно классические частицы (масса у них великовата), а вот атомы
, например, при
спокойно сваливаются, в соответствии со статистикой Бозе-Эйнштейна, в одно квантовое состояние, что наблюдается макроскопически как
сверхтекучая жидкость. К тому же для всяких молекул из моментов импульса есть не только синглетность электронной оболочки, там есть орбитальный момент, колебательный момент, спины ядер и собственное вращение молекулы. Это все надо складывать и учитывать при получении полного момента молекулы. К тому же, если бы эти молекулы не были такими тяжелыми, они бы не коллапсировали в никуда, а спокойно переходили бы в сверхтекучее состояние, наподобие гелия. Если я ошибаюсь, более хорошие специалисты по КМ меня поправят.
По этой же причине заполненные оболочки в любых химических элементах также должны как бозоны упасть на один энергетический уровень (большинство химэлементов не существовало б, кроме гелия, водорода и т.п. химэлементов, где один бозон и один неспаренный электрон и т.п., то есть где бозоны не могут перейти на один энергетический уровень и ликвидировать химический элемент). Этого не происходит, так как это реальный атом, а не идеально сформулированные условия. И очевидно, что даже спаренные электроны на рассматриваемых расстояниях это не совсем бозоны, иначе определенно переход на один энергетический уровень был бы неизбежен.
Бред.
Комментарии см. выше.
То, что "электроны ходят парочками", значит в более общем смысле, что два фермиона ходят парочкой. Пример из трехэлектронного бензола: например взаимодействие двух трехэлектронных связей в бензоле через цикл, это те самые (в некотором смысле) два фермиона (причем типичные расстояния для химсвязи). И что здесь необычного?
Парочками, это значит, что распределение их пространственных компонент орбиталей очень похожи. Они не одинаковы, но ооочень похожи. Ничего более.
По поводу Ваших умопостроений. Подобное словоблудие имело бы ценность на заре теоретической химии и квантовой механики. Я думаю, что что-то подобное в то время тоже наверняка пробовали делать. Но, из теорий, как и в естественном отборе, выживают только сильнейшие. Победили в обычном хим. контексте МО и ВС, которые позволяют объяснить сразу одним махом огромное число экспериментальных фактов. А Ваша эмммм... теория, как я видел, объясняет что-то только для сопряженных систем, в которых можно извращаться как угодно. Ок, пусть так, но МО, например, их даже с простых позиций (скажем по простому методу Хюккеля, что вообще дает полуколичественные оценки!) достаточно просто всё описывает в т.ч. давая и простое объяснение правил ароматичности и антиароматичности. Впрочем и теория ВС (в варианте теории резонанса) тоже что-то полезное может сказать. Зачем же нужна тогда Ваша теория, если есть более простые, рабочие и проверенные модели.
Все понимают при этом их приближенность и границы применимости. А не существование больших ароматических циклов, приближающихся к кругу, гораздо проще описать с точки зрения стерических напряжений для одинарных связей из-за увеличивающегося угла С-С-С. А вот [18] аннулен подобной фигни избегает за счет помещения водородов внутрь кольца. Всё это просто и логично.
Кстати, раз пошла такая пьянка. По поводу:
Причем Хюккель и Фрост? Разве метод Хюккеля даст возможность изобразить реальную структуру бензола? Или объяснит наглядно почему в бензоле кратность больше 1,5?
А Фрост просто схематически показывает размещение МО у сопряженных, кстати, многоугольников.
Хюккель -- простая и рабочая модель для сопряженных систем (см. выше). Фрост же -- это графическое представление
точного решения уравнений МХ для циклических сопряженных систем. Очень красивый результат, позволяющий, скажем, предсказать эффект Яна-Теллера для
.
Во времена А. Кекуле уксусную кислоту изображали с помощью 18-19 формул (химическое свойство - формула, иное химсвойство - иная формула и т.д.). Более того сам А. Кекуле считал, что так и должно быть, и мы никогда не узнаем истинную структуру веществ, и единой формулы для конкретного вещества быть не может (так устроен мир).
Абсолютно иную позицию занимал А. Бутлеров, который считал, что любое вещество можно изобразить с помощью единственной формулы. И если мы не можем, то это наши собственные проблемы а не вещества. На основе этих взглядов и родилась Теория строения А. М. Бутлерова. И именно он оказался прав. В наше время строение большинства веществ верно изображается одной-единственной формулой...
Я думал строение теории А. Бутлерова известно всем...
Интересно отметить, что противостояние взглядов А. Бутлерова и А. Кекуле аналогично спору между А. Ейнштейном и Н. Бором о сути квантовой механики (Ейнштейн считал, что это не квантовый мир такой, а наши знания невелики, а Бор считал, что вероятностная картина квантового мира и есть истина, ибо он такой). Но тут прав оказался Н. Бор, квантовый мир похоже действительно такой и есть (необычный для классического понимания).
Вы же понимаете, что это конец 19го века? Теория Бутлерова безусловно важна, но после неё как бы открыли КМ, из чего появились теории химической связи (надо сказать в существенно более ожесточенных спорах), которыми мы сейчас и пользуемся (МО и ВС).
1. При трехэлектронной связи три электрона дадут суммарный спин 1/2, как при двухэлектронной сумарный спин равен 0. В принципе ясно, что Вы указали, но это естественно, и здесь это не
существенный момент.
2. Про Эйнштейна ок, это просто опечатка.
3. "...Вы намекаете, на то, что квантовая механика не полностью работает в реальных системах.." . Работает, но есть ньюнсы. Например, из бозонов можно сделать составную частицу, которая будет фермионом (скирмионом). Приведу цитату:
"Composite fermions
In addition to elementary fermions and bosons, nonrelativistic composite particles made up of more fundamental particles bound together through a potential energy are composite fermions or bosons, depending only on the number of elementary fermions they contain:
A composite particle containing an even number of elementary fermions is a boson. Examples:
A meson contains two fermion quarks and is a boson.
The nucleus of a carbon-12 atom contains six protons and six neutrons (all fermions) and is also a boson.
A composite particle containing an odd number of elementary fermions is a fermion. Examples:
A baryon contains three quarks and is therefore a fermion.
The nucleus of a carbon-13 atom contains six protons and seven neutrons and is therefore a fermion.
The number of bosons within a composite particle made up of simple particles bound with a potential has no effect on whether the composite particle is a boson or a fermion.
In a quantum field theory, the situation is more interesting. There can be field configurations of bosons that are topologically twisted. These are coherent states that behave like particles, and they can be fermionic even if all the elementary particles are bosons. This situation was discovered by Tony Skyrme in the early 1960s, so fermions made of bosons are named Skyrmions.
Fermionic or bosonic behavior of a composite particle (or system) is seen only at large distances (compared to the size of the system). At proximity, where spatial structure begins to be important, a composite particle (or system) behaves according to its constituent makeup. For example, two atoms of helium cannot share the same space if it is comparable by size to the size of the inner structure of the helium atom itself (~10−10 m)—despite bosonic properties of the helium atoms. Thus, liquid helium has finite density comparable to the densityof ordinary liquid matter."
http://www.newworldencyclopedia.org/entry/Fermionнемножко из цитаты перевода "...Число бозонов в составной состоящей из простых частиц, ... не оказывает никакого влияния на то, составная частица является бозоном или фермионом.
В квантовой теории поля, ситуация более интересная. Там могут быть конфигурации поля бозонов, которые топологически скручены. Эти когерентные состояния, которые ведут себя как частицы, и они могут быть фермионнами даже если все элементарные частицы являются бозонами. Эта ситуация была обнаружена Тони Скирма в начале 1960-х годов, поэтому фермионы из бозонов называются скирмионы.
Фермионное или бозонное поведение составной частицы (или системы) рассматривается только на больших расстояниях (по сравнению с размерами системы). В непосредственной близости, где пространственная структура начинает иметь важное значение, составные частицы (или система) ведут себя в соответствии с их составной структурой. Например, два атома гелия не могут занимать одни и те же места, если они сравнимы по размеру с размером внутренней структуры самого атома гелия (~ 10-10 м) -несмотря на бозонные свойства атомов гелия. Таким образом, жидкий гелий имеет конечную плотность, сравнимую с плотностью обычного жидкого вещества."
Здесь четко указано, что гелий имеет конечную плотность, так как на расстояниях сопоставимых с расстояниями между электронами (~ 10-10 м), даже два спаренных электрона это уже чуть-чуть не бозон (то есть и атом гелия уже не "идеальный" бозон). Если бы атом гелия был бозон, была бы бесконечная плотность, естественно при температурах стремящихся к абсолютному нулю. При таких температурах не думаю, что масса будет играть решающую роль, поэтому сверхтекучее состояния у гелия, так как он просто более "идеальный бозон" по сравнению с другими атомами и молекулами (если атом аргона тяжелее, тогда необходимо понизить температуру, абсолютный ноль позволяет, ведь он недостижим, и должно появится сверхтекучее состояние и т.п., но это так, предположение...).
Поэтому в молекуле бензола на больших расстояниях, то есть на расстояниях при которых образуются химические связи, систему из трех электронов логично считать (и она будет себя так вести, должна и ведет) фермионом. А отсюда следуют дальнейшие взаимодействия между трехэлектронными связями (то есть фермионами) в бензоле и ароматике в целом.
4. "...Но, из теорий, как и в естественном отборе, выживают только сильнейшие. Победили в обычном хим. контексте МО и ВС, которые позволяют объяснить сразу одним махом огромное число экспериментальных фактов..".
Теперь о квантовой химии. Естественно это расчетные методы, рабочие и нужные. Но все-таки квантовая химия это физико-математическая наука. Кроме этого это описательная наука. Если не ошибаюсь, квантовая химия на заре предсказывала ароматичность циклооктатетраену. И главное в той же органической химии (синтетической) она по сути никак не используется. Квантовая теория химикам-синтетикам, в наше время, никак не помогает. Синтезы все также ставят как и 100 лет назад, но теперь используя ПМР и другие методы а также огромный экспериментальный, литературный и ИТ потенциал, и да, еще и интуицию химика как и 100 лет назад.
Химии нужна химическая теория. Для практических целей, для использования в синтетической лаборатории, для предсказания новых лекарств (а не перебор огромных массивов веществ, подобных веществ), наконец для того, чтобы нарисовать наконец ЕДИНСТВЕННУЮ формулу бензола. И здесь Вы 100 % не правы, познаваемость структуры веществ у А.Бутлерова и возможность описания единственной формулой и непознаваемость у А.Кекуле (и удовлетворение от многих формул для одного вещества) это очень серьезно и временных пределов не имеет, это концептуально противоположные подходы. Я, как и большинство химиков, уверен, что каждое соединение можно верно описать единственной формулой, которая верно будет отображать свойства. И тут, не смотря на свою математическую мощь квантовая химия не может химикам предоставить одну формулу (да она и не пытается это сделать) описания молекулы бензола, кислорода, озона, карбоксилат-аниона и т.п...И объясняет это тем, что так и должно быть (прям как А.Кекуле), но так не должно быть.
И предсказаний от квантовой химии для обыденных химических дел нету. Вы верно указали, что теории остаются только сильнейшие, но в химическом плане квантовая химия слабая теория, которая реальными химиками в "химической жизни" не используется, и это факт. Это сильная физико-математическая наука, которая используется в химии для описания (объяснения) химических проблем ввиду отсутствия на данном этапе необходимых химических теорий (и это у нее получается не превосходно).
Если хотите, то трехэлектронная связь предсказывает интересный эффект в антиароматике, который можно проверить экспериментально. И заметьте, который квантовая теория не предсказала.
Но когда он будет обнаружен, то я уверен, сможет объяснить.
Идея такова.
Если взаимодействие трехэлектронных связей в бензоле (ароматике) реально, то это приведет к увеличению кратности связи (молекула сжимается, кратность увеличивается) и смещению химических связей внутрь молекулы (от оси связи внутрь). Что мы и наблюдаем на AFM-фотографии пентацена. Но, если это так, тогда в антиароматике (молекула плоская) эффект смещения химических связей будет обратный то есть из цикла (механизм эффекта ясен из 1-й работы, стр. 4-5
https://archive.org/details/bezvoldv_ukr).
А тут описан эффект см. стр. 4
https://archive.org/details/bezvoldv_ukr_201603Если такая фотография будет получена для антиароматики, что Вы тогда скажете?
-- 05.06.2016, 01:35 --
куча букав - мне сложно такое осилить! 
.
