Вычислительная квантовая химия позволяет рассчитывать с достаточно высокой точностью такие важные характеристики молекул, как равновесные межъядерные расстояния и валентные углы, энергии активации простейших химический реакций, а также величины , которые затруднительно или даже невозможно определить экспериментально (например, энергии и геометрические параметры молекул в возбужденных состояниях, вероятности квантовых переходов и т.п.).

Квантовая химия позволяет учесть эффекты, связанные с проявлением взаимодействия между различными типами движений в молекулах. Было выяснено, в частности, в каких случаях адиабатическое приближение неприменимо и движение электронов и ядер следует рассматривать одновременно в их взаимодействии. Такое взаимодействие в определенных случаях приводит к неустойчивости симметричной геометрической конфигурации молекулы (эффекты Яна-Теллера).

На основе квантовой химии разработана теория электронных спектров поглощения и люминесценции молекул, фотоэлектронных и рентгеноэлектронных спектров. Квантовая теория электрических и магнитных свойств молекул способствовала внеднению в химию физических методов исследования, и значительно облегчила интерпретацию экспериментальных результатов. Получено большое число расчетных данных по вероятностям электронных переходов, временам жизни возбужденных состояний и спектроскопич. постоянным молекул.

К числу основных направлений развития квантовой химии относятся: всестороннее изучение влияния электронной корреляции на свойства молекул в различных состояниях и на особенности взаимодействия молекул между собой; изучение связи различных типов движений в молекулах и установление специфики состояний и свойств, в которых эта связь играет определяющую роль; получение и накопление достоверных численных данных высокой точности по свойствам молекул, необходимых для решения прикладных вопросов; развитие теории колебательных и колебательно-вращательных спектров молекул, анализ особенностей колебательного движения при сильном возбуждении многоатомных молекул, переход к локальным колебаниям и др. В исследовании межмолекулярных взаимодействий задачи квантовой химии заключаются в нахождении потенциалов взаимодействий при различных ориентациях молекул, установлении зависимости этих потенциалов от строения молекул, создании моделей, позволяющих учесть влияние среды на свойства молекул и механизмы элементарных процессов. Это позволит решить ряд проблем адсорбции и гетерог.катализа, поведения примесных молекул в твердом теле и др. Разработка этих направлений оказывает заметное влияние на развитие квантовой химии твердого тела.

Изучение химии и физики плазмы, развитие лазерной техники, анализ процессов в атмосфере и космосе потребовали создания новых теоретических методов, позволяющих исследовать эволюцию молекулярных систем на основе временного уравнения Шредингера. Эти методы применяются, например, при исследовании упругих столкновений атомов, ионов и молекул, развития молекулярных систем после импульсного их возбуждения лазерным излучением, при анализе динамики элементарного акта химических реакций, прежде всего газофазных.

Квантвохимические представления и методы начинают активно применяться при изучении высокомолекулярных соединений. В частности, созданы адекватные модели для описания высокой проводимости органических полимеров, переноса заряда по цепи полимера, а также ряда других процессов. Методы квантовой химии используются в молекулярной биологии, например для расчета моделей биологических мембран, моделирования работы мышцы и др. Результаты квантовохимических расчетов совместно с данными, получаемыми методами теоретической физики, начинают использовать в материаловедении для направленного создания материалов с заданными электрическими и магнитными свойствами – сплавов, органических полупроводников, композиционных материалов и др.

Список используемой литературы

1. Химия. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. И.Л.Кнунянц – 2-е изд. – Большая Российская энциклопедий, 1998

2. Химическая энциклопедия: В 5 т.: т.2 – М.: Сов. Энциклопедия, 1990.

3. Дубнищева Татьяна Яковлевна. Концепции современного естествознания. Учебник под ред. Акад. РАН М.Ф.Жукова. – Новосибирск: ООО «Издательство ЮКЭА», 1997.

4. Кожевников Н.М., Краснодембский Е.Г., Ляпцев А.В., Тульверт В.Ф. Концепция современного естествознания: Учебное пособие / Под ред. Н.М. Кожевникова. - СПб.: Изд-во СПбГУЭФ, 1999.