📹 📼 🤱🏻 सिमुलेशन सिद्धांत: क्वांटम रासायनिक गणना और वास्तविकता का संबंध 👨‍💻 🌶️ 🚟

परिचय

यह पाठ किस बारे में है

यदि कोई व्यक्ति "वास्तविकता का अनुकरण" के बारे में सुनता है, तो सबसे अधिक संभावना है कि वह विभिन्न विज्ञान-फाई कार्यों (जैसे मैट्रिक्स, द डार्क सिटी, या जीरो थ्योरेम), या कंप्यूटर गेम के साथ आएगा। उन लोगों के मामले में जिनके सिर इंजीनियरिंग की डिग्री से भरे हुए हैं, ~~कोमपस -3 डी~~ ऑटोकैड, सॉलिड एज या एनएक्स जैसे पैकेज पॉप अप कर सकते हैं। एक व्यक्ति जो विज्ञान के बारे में सुन रहा है, वह शायद विभिन्न अंतरिक्ष उल्लंघनों के किसी भी मॉडलिंग को याद करेगा।

लेकिन वास्तविकता का एक और स्तर है, जो अवांछनीय रूप से भूल जाएगा: जिस पर सभी रसायन शास्त्र लगते हैं वह परमाणुओं और अणुओं का स्तर है। यह भी कंप्यूटर पर काफी सफलतापूर्वक सिम्युलेटेड हो सकता है। चूंकि क्वांटम मैकेनिक्स वास्तविकता के इस खंड में सब कुछ के प्रभारी हैं, इसलिए ऐसी गणनाओं को अक्सर क्वांटम रसायन विज्ञान कहा जाता है। और हम प्रयोगात्मक तरीकों से अध्ययन किए गए वास्तविकता के साथ इसके संबंध के बारे में बात करेंगे।

यह पाठ सबसे प्राथमिक चीजों के बारे में होगा। लेकिन, वैज्ञानिक पत्रिकाओं को पढ़ने और विभिन्न रिपोर्टों को सुनने के अभ्यास से पता चलता है कि इसे लगातार याद दिलाना चाहिए।

पाठ को उन लोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है जो समझने और / या रुचि रखते हैं कि परमाणु और अणु कैसे रहते हैं।

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संक्षिप्त पृष्ठभूमि

ऐसा हुआ कि एक साथी, दुर्भाग्य से, रूसी विज्ञान में काम किया, ने मुझे रूस के प्रसिद्ध भौतिक विश्वविद्यालयों में से एक में 2 लोगों के लिए अपने विशेष पाठ्यक्रम में व्याख्यान देने के लिए आमंत्रित किया। लेकिन, एक अजीब संयोग से, उसे समानांतर में आयोजित एक छात्र सम्मेलन में स्थानांतरित कर दिया गया था ... वहां उसने छात्रों के बीच बहुत रुचि नहीं जताई, और मुझे सामग्री के लिए बहुत खेद था, इसलिए मैंने हबर को थोड़ा स्पैम करने का फैसला किया, एक लोकप्रिय विज्ञान लेख में शैक्षिक व्याख्यान को चालू करने की कोशिश की।

अणुओं के जीवन का अध्ययन करने के लिए भौतिक तरीके

हम स्कूल रसायन विज्ञान और भौतिकी पाठ्यक्रमों से जानते हैं कि सभी पदार्थ परमाणुओं, अणुओं, आयनों या इसके संयोजन से बने होते हैं। और हमें यह भी मालूम होता है कि वे किस तरह का जीवन जीते हैं। लेकिन इस जानकारी के अपने विश्वसनीय स्रोत (अनुसंधान विधियां) होनी चाहिए, और वे वास्तव में हैं।

परमाणुओं के जीवन की जासूसी करने के कई, कई तरीके हैं। जो लोग चाहते हैं, उदाहरण के लिए, शास्त्रीय पाठ्यपुस्तकों में अधिक विस्तार से उनमें से कुछ के साथ खुद को परिचित कर सकते हैं
- पेंटिन यू.ए., विलकोव एल.वी. रसायन विज्ञान में भौतिक अनुसंधान के तरीके। - एम .: मीर, 2006,
- रसायन विज्ञान में डॉरागो आर। शारीरिक विधियाँ। - एम .: मीर, 1981।

लेकिन, मोटे तौर पर और आसानी से, तरीकों के 3 मुख्य समूह बाहर खड़े हैं:

स्पेक्ट्रोस्कोपिक तरीके
विवर्तन विधि
माइक्रोस्कोपी के विभिन्न तरीके (यह हमारे लिए महत्वपूर्ण नहीं है, पारभासी या स्कैनिंग, यह अब आवश्यक नहीं है)।

उत्तरार्द्ध के बारे में कोई बात नहीं होगी, लेकिन इसके उपकरण पहले दो से कम महत्वपूर्ण नहीं हैं।

माइक्रोस्कोपी के बारे में कोई बात क्यों नहीं होगी

(मैं सिर्फ माइक्रोस्कोपी में शब्द से दूर नहीं भागता)

पदार्थ के अध्ययन के लिए स्पेक्ट्रोस्कोपिक तरीके

तरीकों का यह शक्तिशाली समूह हमें बहुत, बहुत सारी चीजें प्रदान करता है: हवाई अड्डे पर विस्फोटकों की खोज के लिए इंटरस्टेलर माध्यम और अन्य ग्रहों पर अणुओं की खोज और निर्धारण से।

वर्णक्रमीय तरीकों का सामान्य सिद्धांत

स्पेक्ट्रोस्कोपी के बारे में बात करते समय, आमतौर पर ऑपरेशन के निम्नलिखित सामान्य सिद्धांत को संदर्भित करता है।

पदार्थों के अध्ययन के लिए वर्णक्रमीय तरीकों की सामान्य योजना

हमारे पास कुछ है जिसके साथ हम (उदाहरण के लिए, एक बल्ब / लेजर / सूरज की रोशनी) हमारे लिए ब्याज के नमूने पर कार्य करते हैं। ज्यादातर यह एक विद्युत चुम्बकीय अध्ययन है, लेकिन यह अच्छी तरह से इलेक्ट्रॉन हो सकता है (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन प्रभाव द्वारा आयनीकरण के साथ द्रव्यमान स्पेक्ट्रोस्कोपी में) या प्लाज्मा से संभव और असंभव हर चीज का एक कॉकटेल (उदाहरण के लिए, फ्लेम स्पेक्ट्रोस्कोपी में , स्कूली बच्चों और रासायनिक संकाय के जूनियर छात्रों के लिए इतना प्यारा)। एक तरह से या किसी अन्य, कुछ हमारे नमूने पर काम करना चाहिए।
एक नमूने के संपर्क में आने पर, कुछ ऐसा होता है जो इसकी स्थिति को बदल देता है। यह किसी प्रकार के उत्तेजित स्तर (किसी भी स्पेक्ट्रोफोटोमेट्री या रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी में), या यहां तक कि आणविक प्रणाली के पतन (जैसा कि मास स्पेक्ट्रा या फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी में ) का संक्रमण हो सकता है। लेकिन किसी तरह किसी बिंदु पर पैटर्न अलग होना चाहिए।
???
लाभ !!! हम आणविक स्तर पर नमूने में इस परिवर्तन के साथ एक निश्चित संकेत (उत्सर्जित या अवशोषित) दर्ज करते हैं। यह नमूना बदलने पर खर्च किए गए फोटॉनों को खो सकता है (तब हमारे पास अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी है), या इसके विपरीत, पदार्थ के प्रारंभिक उत्तेजना (उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी) के बाद उत्सर्जित अतिरिक्त फोटॉन, पदार्थ के साथ बातचीत के परिणामस्वरूप प्रारंभिक फोटॉन की तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन (रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी, अधिक) विदेश में ~~रामेनोवस्काया~~ रामानोवा के रूप में जाना जाता है), या मूल अणुओं के मूर्खतापूर्ण टुकड़े ( बड़े पैमाने पर स्पेक्ट्रा या फोटोइलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी में )। कई विकल्प हैं - सार समान है: एक संकेत है!

ऐसे तरीकों का एक उदाहरण विभिन्न अक्षरों का एक गुच्छा है: एनएमआर, ईएसआर, मेगावाट, टीएचजेड, आईआर, यूवी / विज़, एक्सआरएफ, एमएस, पीईएस, एक्सएएफएस, एक्सएएनईएस, आदि। आदि

सभी (या उनमें से कई) हर केमिस्ट से परिचित (या परिचित होना चाहिए) हैं। ये सभी विधियां पदार्थों से निपटने वाले एक स्वाभिमानी शोधकर्ता के मानक (अधूरे से दूर) हैं।

स्पेक्ट्रल पर्वतमाला और अणुओं के जीवन के साथ उनका संबंध

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चूंकि मामलों के भारी बहुमत में स्पेक्ट्रोस्कोपी अभी भी विद्युत चुम्बकीय विकिरण से बंधा हुआ है, इसलिए यह परमाणु-आणविक जीवन के विभिन्न पहलुओं में विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम की सीमाओं को जोड़ने के लिए तर्कसंगत है। आखिरकार, स्पेक्ट्रोस्कोपी में प्रयुक्त विद्युत चुम्बकीय तरंगों की आवृत्ति एक तरह की "घड़ी" है जो आपको यह पता लगाने की अनुमति देती है कि आणविक प्रणालियों में यह प्रक्रिया कितनी देर तक चलती है। तो, इस आवृत्ति को बदलते हुए, आप विभिन्न आणविक प्रक्रियाओं पर अध्ययन (और यहां तक कि कार्य कर सकते हैं) कर सकते हैं।

So.

रासायनिक दृष्टिकोण से, सुपर-लंबी तरंग दैर्ध्य रेंज में कुछ भी दिलचस्प नहीं होता है, इसलिए आप इसे याद नहीं रख सकते हैं।
रेडियो और माइक्रोवेव की आवृत्ति (और यहां तक कि लंबी-तरंग अवरक्त विकिरण, आईआर = आईआर) के साथ, विभिन्न अणु गैस चरण में घूमते हैं: बड़े और भारी - रेडियो तरंगों के क्षेत्र में (कम आवृत्तियों), और छोटे और हल्के - आईआर (उच्च आवृत्तियों) में।
आईआर में, हालांकि, (मुख्य रूप से) विभिन्न आणविक कंपन होते हैं: अणुओं के अंदर सभी विरूपण और अन्य गैर-स्पष्ट आंदोलन लंबे-तरंग दैर्ध्य आईआर में होते हैं, और शॉर्ट-वेवलेंग्थ (4000 सेमी ^-1 ) तक स्ट्रेचिंग (रासायनिक बंधन लंबाई में कमी) ^{फैलते हैं} ।
खैर, तब स्पेक्ट्रम का स्थान आता है, जहां विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक संक्रमण रहते हैं (γ-क्वांटा के क्षेत्र तक)। कम आवृत्तियों पर (दृश्यमान, यूवी = यूवी और सॉफ्ट एक्स-रे), मुख्य रूप से वैलेंस इलेक्ट्रॉनों से जुड़े संक्रमण रहते हैं।

हम क्यों देखते हैं?
वैसे, इलेक्ट्रॉनिक परिवर्तनों के कारण यह ठीक है कि हम देख सकते हैं: हमारी आंखों में (शंकु में) ऐसी संरचनाएं हैं जिनकी संरचना में एक रेटिना है। जब एक दृश्य फोटॉन को इस अणु द्वारा अवशोषित किया जाता है, तो इसमें एक डबल बॉन्ड टूट जाता है, जिससे सिस-ट्रांस आइसोमेरिज़ेशन होता है। और यह परिवर्तन है जिसे हम प्राथमिक संकेत के रूप में देखते हैं, जो तब हमारे मस्तिष्क में प्रसारित होता है।

लेकिन बढ़ती फोटॉन ऊर्जा (यानी, बढ़ती आवृत्ति के साथ, जैसा कि हम प्लैंक सूत्र से याद करते हैं $E = h \ n$ ) हमें इलेक्ट्रॉनिक संरचना की गहरी और गहरी परतें मिलती हैं, जब तक कि हम एक्स-रे रेंज में अंतिम 1s-shell ( या, जैसा कि उन्हें एक्स-रे विशेषज्ञों द्वारा कहा जाता है, K ) में आराम करते हैं।

इसलिए, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के सही तरंगदैर्ध्य को चुनते हुए, हम अणुओं में किसी विशेष प्रक्रिया पर अधिक विस्तार से देख सकते हैं।

पदार्थ विवर्तन विधि

अब विवर्तन के बारे में थोड़ा बात करते हैं। ऐसे प्रयोगों का योजनाबद्ध आरेख भी सरल है।

पदार्थों के अध्ययन के लिए विवर्तन विधियों की सामान्य योजना

कुछ कणों का एक बीम नमूने पर उड़ता है। अधिकतर यह या तो एक्स-रे फोटॉन, या इलेक्ट्रॉन, या न्यूट्रॉन होते हैं।
अलग-अलग तंत्रों के ये कण हमारे लिए ब्याज के नमूने में परमाणुओं पर बिखरे हुए हैं (यानी तरंग की तरंग और चरण को बदले बिना, वे बस अपनी उड़ान की दिशा बदल देते हैं)। इन घटना कणों से नमूने के लिए कुछ नहीं होता है: उनके पास प्रतिक्रिया के लिए समय नहीं होता है।
इंटरटॉमिक दूरी घटना बीम के लिए विवर्तन झंझरी के रूप में काम करती है, इसलिए, हम डिटेक्टर पर एक सुंदर विवर्तन छवि देखेंगे।

अंतिम पैराग्राफ से, घटना कणों (λ) के तरंग दैर्ध्य के लिए स्थिति उत्पन्न होती है: यह एक ही क्रम का होना चाहिए या अंतर-दूरी के विशेषता क्रम से कम होना चाहिए, इसलिए इन विधियों के लिए विशिष्ट λ 1 - 0.01 the है।

प्रयोगों और सैद्धांतिक गणनाओं की तुलना करते समय मुख्य प्रकार की त्रुटियां

नतीजतन, हमारे पास एक बहुत ही दिलचस्प तस्वीर है: स्पेक्ट्रोस्कोपी और विवर्तन में हम किसी प्रकार के बाएं सिग्नल का निरीक्षण करते हैं, जो किसी भी तरह अप्रत्यक्ष रूप से इंगित करता है कि वास्तव में आणविक प्रणाली में क्या होता है।

प्लेटोनिक गुफा के साथ सादृश्य

इस पेंटिंग ने प्लेटो गुफा के मिथक को याद किया। हमारे पास अणुओं की एक निश्चित वास्तविक दुनिया है। लेकिन हम केवल उस गुफा की दीवार (डिटेक्टर) पर छाया देखते हैं, जो वास्तविकता के इस स्तर पर होने वाली सभी दिलचस्प चीजों का एक अधूरा प्रदर्शन है।

लेकिन, सौभाग्य से, कभी-कभी हम सैद्धांतिक रूप से हमारे लिए ब्याज के संकेत की गणना कर सकते हैं (उदाहरण के लिए, माइक्रोवेव, आईआर या यूवी / विज़ स्पेक्ट्रोस्कोपी में), और कभी-कभी हम देखे गए संकेत से मात्रा के रासायनिक गणना के लिए उपलब्ध ब्याज की मात्रा को निकाल सकते हैं (उदाहरण के लिए, एक अणु में परमाणुओं के बीच की दूरी, द्विध्रुवीय क्षण, आदि)। और यहां हमारे पास एक मौका है कि संख्यात्मक और वास्तविक प्रयोग एक दूसरे के साथ तुलना के भावुक चरण में एकजुट हो सकते हैं ... और यहां 4 प्रकार की त्रुटियां एक मानक के रूप में हो सकती हैं।

चेतावनी! यहां "त्रुटि" शब्द का मतलब यह नहीं है कि तुलना का परिणाम स्पष्ट रूप से गलत है। यह सिर्फ इतना है कि तुलना के लिए जमीन बहुत अस्थिर और दलदली हो जाती है, और एक मैला कदम आसानी से पूरे काम को गड़बड़ कर सकता है।

प्रयोग और / या गणना की अलग-अलग स्थिति (एकत्रीकरण, तापमान, दबाव, आदि की स्थिति)। हम अचानक ही आपस में अलग-अलग प्रणालियों की तुलना करना शुरू कर सकते हैं, किसी कारण से उन्हें एक ही मानना। उदाहरण के लिए, यह स्पष्ट है कि एक कप चाय में एक या पाँच चम्मच चीनी मिलाने से उसी शारीरिक प्रणाली को बढ़ावा मिलेगा जिसे "चीनी के साथ चाय" कहा जाता है, लेकिन इस प्रणाली के गुण बहुत भिन्न होंगे। और इसे आसानी से मापा जा सकता है। उदाहरण के लिए, थर्मामीटर के साथ (चीनी के भंग होने के तुरंत बाद चाय का तापमान मापने) या जीभ के साथ (विश्लेषण के तथाकथित organoleptic तरीकों में से एक)। इसलिए जब परिणामी प्रणालियों की एक दूसरे से तुलना करें (जैसा कि यह चाय, या इसके कंप्यूटर मॉडल के साथ चीनी का एक वास्तविक कप है), हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि समानताएं उनकी सीमाएं हैं, और अगर हम "समानता" के लिए त्रुटि के मार्जिन को कम करते हैं, तो हम अंततः मतभेदों को पाएंगे।
मापदंडों के विभिन्न भौतिक और / या गणितीय अर्थ (सामान्य अर्थों में भौतिक अर्थ का पैरामीटर भी मौजूद नहीं हो सकता है)। यहां, सब कुछ सरल है: यदि हम एक समान नाम के साथ 2 मात्राओं की तुलना करते हैं, तो इसका मतलब यह नहीं है कि मात्राओं का भौतिक अर्थ समान है। उदाहरण के लिए, शहर की पूरी आबादी के बीच डिप्टी रेटिंग बनाम। केवल ग्रेनियों के बीच रेटिंग। यह और वह रेटिंग (जो कुछ भी है) दोनों, ये संख्याएँ (या जो कुछ भी हैं) एक दूसरे के साथ दृढ़ता से सहसंबंधित हो सकती हैं, लेकिन इन मापदंडों का अर्थ अभी भी अलग है, और इस अंतर का पता लगाया जा सकता है।
"यादृच्छिक" त्रुटियां । इसमें कुछ व्यवस्थित त्रुटियों को शामिल किया गया है जो प्रयोगकर्ता / सिम्युलेटर सिद्धांतकार को प्रयोग / गणना में वास्तव में यादृच्छिक त्रुटियों के बारे में पता नहीं है, जिन्हें नियंत्रित और / या भविष्यवाणी नहीं की जा सकती है। सिद्धांत रूप में, ऐसी चीजें स्वयं विभिन्न दिलचस्प व्यवस्थित प्रभावों की जांच का विषय बन सकती हैं।

इस तरह के अध्ययन का एक उदाहरण
उदाहरण के लिए, एक रेडियो टेलीस्कोप पर अजीब संकेतों के साथ एक कहानी है
स्पॉइलर
~~हत्यारा - माइक्रोवेव~~
जो माइक्रोवेव को जल्दी खोलने का परिणाम थे

या सिर्फ सबसे उपयोगी एस / एन ("शोर का संकेत") अनुपात का अनुमान है।
और आखिरी मानक गलती श्रोणि की हड्डी से प्रयोगकर्ता / कैलकुलेटर के हाथों की वृद्धि है , अर्थात सामान्य मानवीय त्रुटियां। किसी भी चीज की जांच करने की आवश्यकता नहीं है, बस काम को दोबारा जांचें या संबंधित जंबल को खोजने और खत्म करने के लिए प्रयोग को दोहराएं।

अंतिम दो प्रकार की त्रुटियों के बारे में और अधिक ठोस कुछ भी नहीं कहा जा सकता है, लेकिन पहले दो के बारे में, और यदि आप एक विशिष्ट शोध विधि लेते हैं, तो आप बहुत सी बातें कह सकते हैं। इसलिए, हम उन पर ध्यान केंद्रित करेंगे। इस मामले में मुख्य जोर अणुओं के संरचनात्मक अंतर पर होगा।

त्रुटि # 1। विभिन्न परिस्थितियों में आणविक गुणों में अंतर

NaCl: जब कोई त्रुटि न हो

किसी कारण से, यह कहना किसी के लिए नहीं है कि सोडियम क्लोराइड (NaCl) का एकल क्रिस्टल, जो Na ⁺ और Cl ^- आयनों का एक बड़ा अणु है, और पागल NaCl अणु, जो इस तापमान पर क्रिस्टल के वाष्पीकरण से प्राप्त होता है, का एक और एक ही होता है। चलो कहते हैं कि संरचना।

और यहां तक कि अगर हम मानते हैं कि क्लोरीन और सोडियम ( आरए _NaCl ) के बीच कम से कम दूरी दोनों यहाँ और वहाँ एक ही है, प्रयोग हमें जगह देगा:

हम कहां गलती करते हैं

वास्तव में, इस तरह की तुलना के साथ, हम त्रुटि # 2 की संभावना की अनुमति देते हैं, लेकिन यहां सब कुछ ठीक है, अगर हम इस तरह की तुलना की त्रुटियों का मूल्यांकन करते हैं, तो वे 0.01 order के क्रम के होंगे, जो कि तुलना किए गए मापदंडों के अंतर से काफी कम है। यानी यह एक त्रुटि नहीं है, लेकिन एक वास्तविक प्रभाव है।

एक डायटोमिक अणु में, यह मान r _NaCl = 2.36 mole है ,
और क्रिस्टल में, एक समान मान r _NaCl = 2.81 a होगा।

नमक क्रिस्टल में सोडियम केशन और क्लोरीन आयन के बीच की दूरी कैसे प्राप्त करें

प्रयोगात्मक डेटा से डायटोमिक NaCl अणु में परमाणुओं के बीच की दूरी प्राप्त करना भी ऐसी जटिल प्रक्रिया नहीं है। लेकिन समस्या केवल यह है कि ऐसा प्रयोग एक जटिल बात है। इसलिए, एक डेटाबेस का उपयोग करना आसान है जहां आवश्यक दूरी पहले से ही दी गई है।

लेकिन क्रिस्टल में परमाणुओं के बीच की दूरी प्राप्त करने के लिए, केवल टेबल ρ = 2.165 ग्राम / सेमी ³ के क्रिस्टलीय नमक का घनत्व पर्याप्त है, जिसे आसानी से विकिपीडिया से प्राप्त किया जा सकता है और घर पर खुद को मापा जा सकता है।

हमें जो दूरी चाहिए, उसकी गणना करने के लिए:

NaCl क्रिस्टल का घनत्व (है),
इस क्रिस्टल के आयनों के स्थान का ज्ञान।

यदि आपने पहली बार (20 वीं शताब्दी की शुरुआत में) कहा था, तो आपको दूसरे बिंदु के साथ नुकसान उठाना पड़ेगा। लेकिन यह पहले से ही आधुनिक लोगों के लिए जाना जाता है: NaCl जाली में एक घन का आकार होता है जिसमें Na ⁺ और Cl ^- आयन एक दूसरे के साथ वैकल्पिक होते हैं (ऊपर चित्र देखें)। क्रिस्टल के संकेतित टुकड़े को गुणा करके ("कॉपी-पेस्ट" निर्दिष्ट टुकड़े को और इसे पिछले पुनरावृत्ति को आमने-सामने समायोजित करके), हम किसी भी वांछित आकार और किसी भी वांछित (minecraft) आकार का NaCl क्रिस्टल प्राप्त करते हैं।
तो इस घन का घनत्व पूरे क्रिस्टल के समान होना चाहिए। यह देखते हुए कि घनत्व है

$\ rho = \ frac {m} {V}$ (अर्थात द्रव्यमान प्रति मात्रा), यह पता चला है कि मात्रा के लिए द्रव्यमान और ज्यामितीय अभिव्यक्ति को जानते हुए, हम परमाणुओं के बीच की दूरी की गणना कर सकते हैं।

घन की मात्रा स्पष्ट है: पसली की लंबाई दूरी Na - Cl से दोगुनी है

$L = 2 r_ \ mathrm {NaCl}$ ), जिसका अर्थ वांछित मात्रा है

$V = L ^ 3 = 8 r_ \ mathrm {NaCl} ^ 3$ ।
द्रव्यमान इतना सरल नहीं है। हमारे अधिकांश परमाणु क्यूब के कोने, किनारों और चेहरों पर स्थित हैं, जिसका अर्थ है कि वे एक साथ इन क्यूब्स में से कई से संबंधित हैं। यह गणना में ध्यान में रखा जाना चाहिए।

आइए ना ⁺ आयनों से शुरू करते हैं। हमारे पास उनमें से केवल 2 प्रकार हैं (क्रिस्टल जाली पैटर्न देखें):

वे जो घन के कोने पर हैं (घन के कोने के रूप में कई हैं, अर्थात 8, और वे एक साथ 8 घन में हैं, इसलिए आपको इस संख्या को 8 से विभाजित करने की आवश्यकता होगी),
जो चेहरे पर झूठ बोलते हैं (उनमें से 6 हैं, और वे एक साथ 2 क्यूब्स के हैं)।

परिणामस्वरूप, हमें पता चलता है कि हमारे घन में समाहित है

$8 \ cdot \ frac {1} {8} + 6 \ cdot \ frac {1} {2} = 4$ सोडियम आयन।

अब Cl के बारे में ^- उनमें से भी केवल 2 प्रकार हैं (क्रिस्टल जाली पैटर्न देखें):

वे जो घन के किनारों पर झूठ बोलते हैं (उनमें से 12 हैं, और वे संयुक्त रूप से 4 क्यूब्स के स्वामित्व में हैं),
वह Cl ^- जो घन के केंद्र में है, वह एक है और केवल हमारे घन से संबंधित है।

इसलिए, हमारे घन में शामिल है

$12 \ cdot \ frac {1} {4} + 1 \ cdot \ frac {1} {1} = 4$ क्लोरीन आयन।

क्रिस्टल की संरचना, जाहिर है, NaCl के रासायनिक सूत्र से मेल खाती है, लेकिन हमारे घन का द्रव्यमान समान है (यह मत भूलो कि आवर्त सारणी में परमाणुओं के द्रव्यमान परमाणु द्रव्यमान इकाइयों में दिए गए हैं):

m = 4 \ cdot (\ underbrace {M_ \ mathrm {Na}} _ {23 \ _ text {am}} + \ underbrace {M_ \ mathrm {Cl}} _ {35.5 \ \ text { amu}}) = 234 \ \ text {amu} = 234 \ cdot 1.66 \ cdot 10 ^ {- 24} \ पाठ {r} = 3.88 \ cdot 10 ^ {- 22 } \ \ पाठ {जी} \ _

$m = 4 \ cdot (\ underbrace {M_ \ mathrm {Na}} _ {23 \ _ text {am}} + \ underbrace {M_ \ mathrm {Cl}} _ {35.5 \ \ text { amu}}) = 234 \ \ text {amu} = 234 \ cdot 1.66 \ cdot 10 ^ {- 24} \ पाठ {r} = 3.88 \ cdot 10 ^ {- 22 } \ \ पाठ {जी} \ _$

अब रिलेशन से

$\ rho = \ frac {m} {V}$ हम लंबाई के लिए एक समीकरण बना सकते हैं

$r_ \ mathrm {NaCl}$ :

स ह ी

$r_ \ mathrm {NaCl} ^ 3 = \ left (\ frac {m} {8 \ rho} सही)$ ।
जो आसानी से हल हो गया है:

$r_ \ mathrm {NaCl} = \ left (\ frac {m} {8 \ rho} \ right) ^ {1/3} = \ left (\ frac {3.88 \ cdot 10 ^ {- 22} \ _] {g}]} {8 \ cdot 2.17 \ [\ text {g} / \ text {cm} ^ {3}]} \ right) ^ {1/3} = 2.82 \ cdot 10 ^ {- 8} \ [ \ text {cm}] = 2.82 \ [\ text {]}]$ ।
एक्स-रे क्रिस्टलोग्राफी के डेटा से 2.81 for (उदाहरण के लिए, अब्राहम, एससी; बर्नस्टीन, जेएल एक स्वचालित डिफ्रैक्टोमीटर की जेएल सटीकता ) । सोडियम क्लोराइड संरचना कारकों का मापन // एक्टा क्रिस्टलोग्राफिक (1965) 18, 926-932 ) हम केवल 0.01 missed से चूक गए। जो काफी ठंडा है।

कोई सोच सकता है कि 0.45 the का अंतर महत्वहीन है, लेकिन यह लगभग बोहर त्रिज्या (0.52 0.5) है, जो इलेक्ट्रॉन की सबसे संभावित दूरी के बराबर है, और परमाणु मानकों द्वारा अंतर बहुत बड़ा है।

क्यों 2 परमाणु अणु के रूप में NaCl एक क्रिस्टल से भिन्न होता है

यहाँ सब कुछ बहुत सरल है। अनंत क्रिस्टल जाली क्लोरीन परमाणु प्रति 3s ¹ सोडियम इलेक्ट्रॉन के लिए अपरिवर्तनीय "कूद" की संभावना पैदा करती है, क्योंकि परिणामस्वरूप चार्ज अंतर को पड़ोसियों के साथ बातचीत द्वारा मुआवजा दिया जाता है।

3s ¹ ( ), , «» :

$\mathrm{Na:Cl \leftrightarrow Na^+ Cl^-}$

() (), .
,

$\pm 1$ , , .

NaCl (2.36 Å),

$d = q \cdot r_\mathrm{NaCl} = 9.0 \ [\text{}]$ जहाँ

$q\geq 0$ (

$+q$ ,

$-q$ )। , « » 0.21, ..

$d = 0.21 \cdot 9.0 = 1.9 \ [q_e\cdot \text{Å}]$ , :

$q = \frac{d}{r_\mathrm{NaCl}} = \frac{1.9}{2.36} = 0.8$ । «» 0.2 NaCl NaCl .

ferrocene

यह आयनिक क्रिस्टल से आणविक वाले तक बढ़ने के लायक है जिसमें अणु घनी रूप से भरे होते हैं, इसलिए अचानक तुलना करना संभव हो जाता है, और बिना किसी आरक्षण के।

लेकिन फर्क नहीं भूलना चाहिए। और इस विषय पर एक क्लासिक उदाहरण भी है: एक फेरोसीन अणु ।

यह सबसे सरल सैंडविच कनेक्शन है। इसमें, एक तटस्थ लोहे के परमाणु (कटलेट की तरह) को दो पांच-सदस्यीय सुगंधित छल्ले (बन्स) के बीच सैंडविच किया जाता है।

इस अणु को काफी आसानी से वाष्पित किया जा सकता है, और पता लगा सकता है कि गैस चरण में तथाकथित सबसे स्थिर संरचना है बाधित रचना। इसमें, ऊपरी और निचले छल्ले के कार्बोन और हाइड्रोजेन एक दूसरे के विपरीत होते हैं (ऊपर चित्र देखें), क्योंकि इस मामले में फैलाव बातचीत सबसे मजबूत होती है अणु के इन टुकड़ों के बीच, और फैलाव हमेशा फायदेमंद होता है।

वास्तव में ...

: , , .

यदि हम एक फेरोसिन क्रिस्टल लेते हैं, तो यह पता चलता है कि वहां के अणुओं में एक अलग स्थिर विरूपण होता है (जिसे हाइड्रोकार्बन के लिए हिचकते हैं), जिसमें एक रिंग के हाइड्रोजन और कार्बन दूसरे के C - C बॉन्ड के ऊपर / नीचे होते हैं। अणुओं के बीच फैलाव इंटरैक्शन भी हैं, और एक समान, अणु संरचना के लिए प्रतीत होता है असुविधाजनक इस तथ्य से उत्पन्न होता है कि अणुओं के लिए केवल एक असहज रूप में एक साथ फिट होना आसान होता है, और इस व्यक्तिगत असुविधा को एक-दूसरे के साथ बातचीत द्वारा मुआवजा दिया जाता है।

फेरोसीन इथेन से इतना अलग क्यों है

एक रसायन विज्ञान से परिचित व्यक्ति को आमतौर पर एक गैस में फेरोकीन की संरचना को याद रखने के लिए खुद पर हावी होना पड़ता है। आखिरकार, उसके पास ईथेन (सी ₂ एच ₆ ) की यादें हैं, जिसमें सबसे अधिक स्थिर रचना (जब सीएच ₃ के एक टुकड़े के हाइड्रोजेन "दूसरे सीएच ₃ के हाइड्रोजेन के बीच") को रोक दिया जाता है, क्योंकि इस स्थिति में, हाइड्रोजेन के इलेक्ट्रॉन गोले के बीच के अंतर-प्रतिकर्षण को कम किया जाता है।

Www.chem.msu.su/rus/teaching/stereo से अनुकूलित किया गया

और यहां पूरा अंतर दूरी में है। फैलाव इंटरैक्शन की क्षमता का मानक रूप लेनार्ड-जोन्स संभावित है (यह, वैसे, एक है, न कि अन्य पुरुष):

$V_ \ mathrm {LJ} (r) = \ frac {A} {r ^ {12}} - \ frac {B} {r ^ {6}}$

इसमें पहला शब्द इंटरटॉमिक रिपल्शन से लिया गया है, और दूसरा इंटरटोनॉमिक आकर्षण से इलेक्ट्रॉन घनत्व के उतार-चढ़ाव से उत्पन्न हुआ है। सामान्य तौर पर, यह क्षमता कुछ इस तरह दिखती है:

लेनार्ड-जोन्स की क्षमता। रसायन शास्त्र से अनुकूलित ।stackexchange.com/questions/34214/ physical- significance-of-double-well-potential-in-quantum-bonding

और एथेन के मामले में, हाइड्रोजन परमाणु एक-दूसरे के बहुत करीब हैं, इसलिए वे वक्र के बाईं ओर (इसके न्यूनतम के सापेक्ष) हैं, और उन्हें प्रतिकर्षण की विशेषता है। फेरोकेन के मामले में, रिंगों के बीच गैर-बीमार आकार (एक लोहे का परमाणु) की एक परत होती है, जिसके कारण रिंग्स अंतर-पेटीय प्रतिकर्षण महसूस करने के लिए पर्याप्त नहीं हैं। और इसलिए वे क्षमता के सही (आकर्षक) हिस्से पर हैं।

हिस्टामिन

फेरोकीन के मामले में, हमने तथाकथित देखा संचलन संबंधी अंतर: अणु समान बने रहे (यानी कोई रासायनिक बंधन टूट या नहीं बना था), और इसका आकार थोड़ा बदल गया।

लेकिन मतभेद और भी मजबूत हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, यदि तथाकथित टॉटोमेरिक ट्रांसफॉर्मेशन । टॉटोमेराइजेशन रासायनिक प्रतिक्रियाओं का एक वर्ग है जो इतनी आसानी से और जल्दी से होता है कि परिणामस्वरूप, हम एक साथ एक अणु के कई आइसोमर्स, आसानी से एक दूसरे में गुजर रहे हो सकते हैं। इन आइसोमर्स को टॉटोमर्स कहा जाता है।

इसका एक मानक उदाहरण: किटो में कीटो-एनोल टॉटोमेरिज़्म:

सबसे अधिक बार, इस उदाहरण के रूप में, टॉटोमेरिज्म एक प्रोटॉन के एक गर्म स्थान से दूसरे स्थान पर रुकने के साथ जुड़ा हुआ है। और ये प्रतिक्रियाएं सुरंग के प्रभाव से बंधी हैं, जिनमें हाइड्रोजन, परमाणुओं के सबसे हल्के के रूप में, सबसे अधिक अतिसंवेदनशील है।

इस तरह के रासायनिक परिवर्तन कई जैविक अणुओं की विशेषता है, उदाहरण के लिए, नाइट्रोजनस आधार जो डीएनए , या शर्करा बनाते हैं ।

लेकिन जब सिस्टम से सिस्टम की ओर बढ़ते हैं, तो इस तरह की प्रतिक्रियाओं का संतुलन लगातार बदलता रहता है, इसलिए विभिन्न चरणों में हम विभिन्न टॉटोमेरिक रचनाओं का निरीक्षण कर सकते हैं।

इसका एक उदाहरण हिस्टामाइन अणु है (नीचे आंकड़ा देखें)।

यह 2 टॉटोमर्स के रूप में मौजूद है (मैं आमतौर पर कन्फर्मर्स की संख्या के बारे में चुप हूं, उनमें से बहुत सारे हैं:

# 1, जहां हाइड्रोजन नाइट्रोजन एन 1 पर बैठता है,
# 2, जहां हाइड्रोजन नाइट्रोजन एन 3 पर बैठता है।

ऐसा हुआ कि इस अणु के लिए विभिन्न चरणों में इसकी संरचनाएं ज्ञात हैं।

क्रिस्टल में, यह # 1 के रूप में पूरी तरह से "जमे हुए" है। ( डीओआई लेख देखें : 10.1021 / ja00796a011 और कैंब्रिज स्ट्रक्चर्स बैंक में "HISTAN" और / या नंबर 1176642 के नाम से संरचना)
जलीय विलयनों में, यह अणु दोनों रूपों में मौजूद होता है, और टॉटॉमर # 2 काफ़ी बड़ा होता है ( DOI: 10.1021 / ja027103x )।
गैस में, हिस्टामाइन समान रूप से # 1 और रूप में # 2 ( DOI: 10.1021 / ja9805604 ) के रूप में मौजूद है।

यानी विभिन्न चरणों में अलग-अलग अणुओं की अलग-अलग संख्याएँ होती हैं, जिसका अर्थ है कि वे अलग-अलग प्रणालियाँ हैं।

त्रुटि निष्कर्ष # 1

उपरोक्त उदाहरणों से निकाले जाने वाला मुख्य निष्कर्ष इस प्रकार है:

जब एक चरण में गणनाओं की तुलना दूसरे प्रयोग में करते हैं, तो किसी को व्यवस्थित अंतर के लिए तैयार रहना चाहिए।

इसका मतलब यह नहीं है कि तुलना करना आवश्यक नहीं है: तुलना करना आवश्यक है, लेकिन यह मतभेदों और / या संयोगों के अधिक महत्वपूर्ण होने के लिए आवश्यक है, और यदि संभव हो तो ऐसे प्रभावों का मूल्यांकन करने के लिए।

त्रुटि # 2। "चिड़ियाघर" आणविक मापदंडों।

दूसरी त्रुटि को संक्षेप में निम्नानुसार वर्णित किया गया है: यदि मापदंडों को समान रूप से कहा जाता है, लेकिन पहचान नहीं है, तो ये अलग पैरामीटर हैं।

यह समझने के लिए कि सिद्धांत और प्रयोग के बीच इस असहमति का स्रोत क्या है, किसी को आणविक मापदंडों को प्राप्त करने के लिए उपयोग किए जाने वाले मानक प्रयोगात्मक तरीकों और सिद्धांत से समान मात्रा की गणना करने वाले मॉडल दोनों का अधिक विस्तार से विश्लेषण करना होगा।

और यहां हम फिर से केवल संरचनाओं के बारे में बात करेंगे।

प्रायोगिक आणविक संरचना कैसे प्राप्त करें

किसी तरह खुद को सीमित करने के लिए, हम केवल एकल अणुओं की संरचना का अध्ययन करने के तरीकों के बारे में बात करेंगे, अर्थात। गैस चरण के बारे में।

हमारे पास ऐसी जानकारी के दो मुख्य स्रोत हैं:

गैस इलेक्ट्रॉन विवर्तन,
माइक्रोवेव स्पेक्ट्रोस्कोपी।

हम इन तरीकों में से प्रत्येक पर अधिक विस्तार से ध्यान केन्द्रित करेंगे।

गैस इलेक्ट्रॉन विवर्तन

विधि काफी पुरानी है, यह XX सदी के 30 के दशक में उत्पन्न हुई, जब जर्मन वैज्ञानिकों मार्क और विरल ने गैस द्वारा इलेक्ट्रॉनों के विवर्तन पर पहला प्रयोग किया।

कुछ लोगों को पता है, लेकिन यह शोध विधि रसायन विज्ञान में तीन नोबेल पुरस्कार प्राप्त करने में शामिल है।

इलेक्ट्रोनोग्राफिक इनपुट के साथ 3 रईस

1936 में पीटर डेबी को उनकी उपाधि से सम्मानित किया गया:
"उनके काम के लिए] द्विध्रुवीय क्षणों पर उनकी जांच के माध्यम से आणविक संरचना और गैसों में एक्स-रे और इलेक्ट्रॉनों के विवर्तन "

यह लौरेटे के गुणों में गैस इलेक्ट्रॉन विवर्तन का एकमात्र स्पष्ट उल्लेख है, और बिना कारण के नहीं। आणविक प्रकीर्णन तीव्रता के लिए मूल इलेक्ट्रॉन विवर्तन समीकरण का नाम डेबी है।

वास्तव में, डेबी समीकरण
$I_ {ij} (s) = g_ {ij} \ frac {\ _ sin (sr_ {ij})} {r_ {ij}}$

यहां $I_ {ij}$ दूरी पर i- th और j- th परमाणुओं की एक जोड़ी द्वारा इलेक्ट्रॉनों (या एक्स-रे, या अन्य कणों) की प्रकीर्णन तीव्रता को दर्शाता है। $r_ {ij}$ एक दूसरे से, $s = \ frac {2 \ pi} {\ lambda} \ sin \ left (\ frac {\ theta} {2} \ right)$ क्या प्रकीर्णन समन्वित प्रकीर्णन कोण से जुड़ा होता है $$ थीटा$ और कण तरंगदैर्ध्य $\ lambda$ , और $जी$ - परमाणुओं के इस जोड़े की क्षमता विवर्तन कणों को बिखेरने के लिए।

और इस तथ्य के बावजूद कि इस अद्भुत भौतिकी ( आयनिक समाधान के मॉडल , क्रिस्टल की गर्मी क्षमता की गणना के लिए इसका मॉडल ) के बारे में कुछ भी याद किया जाता है , लेकिन इलेक्ट्रॉन विवर्तन नहीं, इसके लिए उन्हें मुख्य वैज्ञानिक पुरस्कार (विशेष रूप से) प्राप्त हुआ।
1954 में लिनुस पॉलिंग। हां, जिसने 2 व्यक्तिगत नोबेल पुरस्कार प्राप्त किए, ~~और यहां तक कि पूरी दुनिया को विटामिन सी~~ , ग्रेट पॉलिंग ~~पर डाल दिया~~ । जब वह कालटेख में काम कर रहे थे, विशेष रूप से, वह गैस इलेक्ट्रॉन विवर्तन में लगे थे (देखें, उदाहरण के लिए, DOI: 10.1021 / ja01873a047 )। और निश्चित रूप से, मुक्त अणुओं के संरचनात्मक रसायन विज्ञान के ज्ञान ने उन्हें रासायनिक संबंध के प्रसिद्ध सिद्धांत को बनाने में मदद की (लेकिन यहां उनकी बड़ी क्रिस्टलोग्राफिक पृष्ठभूमि को खराब नहीं होने दिया)।
ऑड हसेल, 1969 लॉरेट। उन्होंने अपने 1/2 नोबेल पुरस्कार को अभिसरण संतुलन की खोज के लिए प्राप्त किया। उन्होंने साइक्लोहेक्सेन के एक इलेक्ट्रॉन विवर्तन अध्ययन के आधार पर ऐसा किया। यह अणु दो संप्रदायों के रूप में मौजूद है: एक कुर्सी (कुर्सी) और एक बाथरूम (अंग्रेजी परंपरा में - एक नाव, नाव)।

यहाँ से: www.shapeways.com/product/N5FE298DS/cyclohexane-2-molecules-boat-and-chair-form

परमाणुओं की व्यवस्था के लिए ये विकल्प जल्दी से एक दूसरे में बदल जाते हैं, लेकिन उस समय वे इसके बारे में नहीं जानते थे, और यह मानते थे कि केवल एक संरचना का एहसास होना चाहिए। केवल इलेक्ट्रॉन विवर्तन संकेत इन संरचनाओं में से किसी के द्वारा वर्णित नहीं किया जाना चाहता था, और दोनों अनुरूपताओं के संकेतों के संयोजन में केवल मनाया विवर्तन पैटर्न की व्याख्या की जा सकती थी (इस बारे में अधिक जानकारी मैं पाया जा सकता है। खार्गिटाई की पुस्तक "फ्रैंक साइंस। फेमस केमिस्ट्स के साथ बातचीत")।

विधि की योजना स्वयं बहुत सरल है (नीचे दी गई तस्वीर देखें)।

बात शून्य में हो रही है।

फास्ट इलेक्ट्रॉनों को कैथोड से लगातार खटखटाया जाता है, जो एनोड क्षेत्र में 40-60 केवी की ऊर्जा के लिए त्वरित होते हैं।
पर्याप्त रूप से बिखरे हुए (लेकिन तेज) इलेक्ट्रॉनों को एक चुंबकीय लेंस द्वारा केंद्रित किया जाता है, जिसके बाद वे एक संकीर्ण बीम में बदल जाते हैं।
एक पदार्थ के साथ एक कक्ष बीम पर लंबवत स्थापित होता है। नमूना को एक फोड़ा करने के लिए गरम किया जाता है, और परिणामस्वरूप वाष्प इलेक्ट्रॉन बीम के संपर्क में आता है।
इलेक्ट्रॉनों को अणुओं द्वारा सफलतापूर्वक बिखेर दिया जाता है, और चुपचाप आगे की ओर उड़ जाते हैं, जहां वे फिल्म पर गिरते हैं।
आमतौर पर फिल्म के सामने तथाकथित रूप से रखा जाता है। सेक्टर डिवाइस। यह एक असामान्य आकार की बहुत जल्दी घूमने वाली स्क्रीन है। तथ्य यह है कि इलेक्ट्रॉन को अपनी मूल दिशा से (बड़े बिखरने वाले कोण से) विचलन की संभावना है $$ थीटा$ ), बहुत जल्दी गिर जाता है। इसलिए, तीव्रता में इस कमी को सुचारू करने के लिए, सेक्टर समान रूप से फिल्म के मध्य भाग की देखरेख करता है, जिससे दूर का हिस्सा खुला रह जाता है। परिणाम एक अधिक समान रूप से प्रबुद्ध चित्र है।
बीम जाल उन इलेक्ट्रॉनों को पकड़ता है जो बिल्कुल भी बिखरे हुए नहीं हैं (और उनमें से बहुत सारे हैं)।
खैर, ताकि अणु पूरे उपकरण में न उड़ें, इसे गंदा करते हुए, उन्हें तरल नाइट्रोजन द्वारा ठंडा किए गए एक ठंडे जाल में जमे हुए हैं।

परिणाम डेबी समीकरण द्वारा वर्णित गाढ़ा छल्ले का एक ही विवर्तन पैटर्न है (यह एक संकेत है)। विभिन्न आणविक मापदंडों को फिर सीधे इससे खींचा जा सकता है।

मुझे गैस इलेक्ट्रॉन प्रयोगशाला कहां मिल सकती हैं?

इतने बचे नहीं हैं।
लेकिन रूस में उनमें से दो हैं: मास्को (मास्को स्टेट यूनिवर्सिटी के रसायन विज्ञान विभाग में), और इवानोवो केमिकल-टेक्नोलॉजिकल यूनिवर्सिटी में।

माइक्रोवेव स्पेक्ट्रोस्कोपी

अणुओं का अध्ययन करने का यह तरीका अधिक जाना जाता है, इसलिए मैं इसके बारे में थोड़ा और संक्षेप में बात करता हूं, उदाहरण के रूप में सबसे आधुनिक संशोधन का उपयोग करते हुए: एक फूरियर ट्रांसफॉर्म स्पेक्ट्रोमीटर (रूसी में, छोटे फूरियर-रूपांतरित माइक्रोवेव स्पेक्ट्रोस्कोपी में)।

यहां डिजाइन पहले से ही अधिक जटिल है, क्योंकि इसके लिए विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक्स (एम्पलीफायरों, आवृत्ति मॉड्यूलेटर, आदि) का एक गुच्छा आवश्यक है। हम यह सब छोड़ देंगे और केवल निर्वात कक्ष के अंदर क्या हो रहा है, इसके बारे में बात करेंगे।

एक-दूसरे के विपरीत दो हॉर्न एंटेना हैं (जैसे कि जिसने अध्ययन को खोला)। उनमें से एक ट्रांसमीटर के रूप में कार्य करता है, और दूसरा एक रिसीवर है।
इन एंटेना के लिए लंबवत एक वाल्व है जो नमूना लॉन्च करता है। सबसे अधिक बार, यह एडियाबेटिक विस्तार मोड में एक निश्चित वाहक गैस (आमतौर पर अक्रिय गैसों) के साथ भाप के रूप में लॉन्च किया जाता है। ऐसी स्थितियों के तहत, अणु तेजी से 0 K के पास तापमान तक ठंडा हो जाता है, जो स्पेक्ट्रम को बहुत सरल करता है, जिससे यह व्याख्या के लिए अतिसंवेदनशील हो जाता है।
जब अणु पूरे कक्ष को भर देते हैं, तो संचारण एंटीना उन्हें रैखिक आवृत्ति वाले संग्राहक संकेत के साथ विकिरणित करता है। आवृत्ति प्रतिनिधित्व में, यह एक निश्चित सीमा में सभी आवृत्तियों के योग से मेल खाती है।
कुछ अणु इस विकिरण को विभिन्न संचारित आवृत्तियों पर अवशोषित करते हैं, और एक उत्तेजित अवस्था में चले जाते हैं। लेकिन, कुछ समय बाद, वे वापस गिर जाते हैं, जो कि वे संचारित एंटीना से आवेग के दौरान पकड़े गए हैं, विकीर्ण करना शुरू कर देते हैं। यह स्टाल एक घटते हुए दोलन संकेत ( मुक्त प्रेरण क्षय ) की तरह दिखता है। दूसरा एंटीना भी इसे पंजीकृत करता है। फिर, समय में इस सिग्नल को रिकॉर्ड करने के फूरियर रूपांतरण के बाद, आवृत्ति का सामान्य स्पेक्ट्रम प्राप्त होता है।

इलेक्ट्रॉन विवर्तन के विपरीत, जो महत्वपूर्ण नहीं था कि किस तरह के अणुओं पर विचार करना है, माइक्रोवेव स्पेक्ट्रोस्कोपी में एक अणु में एक निरंतर द्विध्रुवीय क्षण (दुर्लभ मामलों में, एक चुंबकीय द्विध्रुवीय क्षण भी उपयुक्त होता है, यह कट्टरपंथी के लिए विशिष्ट है, जैसे कि ओ ₂ अणु)। यहाँ संकेत "उत्सर्जन तीव्रता बनाम है।" आवृत्ति घूर्णी स्थिरांक इन स्पेक्ट्रा से कुछ मॉडलों के माध्यम से निकाले जाते हैं, जिनसे आणविक संरचना को फिर निकाला जाता है।

आणविक मापदंडों के चिड़ियाघर में आपका स्वागत है!

अब यह देखने का समय है कि विभिन्न प्रयोगों से हमें कौन से ज्यामितीय पैरामीटर मिल सकते हैं। वास्तव में, प्रत्येक प्रकार की मात्रा इंगित करती है कि प्रयोगात्मक सिग्नल को फिट करने के लिए किस प्रकार के मॉडल का उपयोग किया गया था (सबसे अधिक बार कम से कम वर्गों की विधि)। इनमें से अधिकांश पैरामीटर कुचित्सु के।, साइविन एसजे // में पाए जा सकते हैं: आणविक संरचना और कंपन / साइविन एसजे (एड।) - एम्स्टर्डम: एल्सेवियर, 1972.- Ch.12। - पी .83-211।

चलो इलेक्ट्रॉनोग्राफी के साथ फिर से शुरू करते हैं।

$r_g = \ langle r \ rangle_T$ -structure। यह किसी दिए गए तापमान पर अंतर-दूरी के औसत मूल्यों का एक सेट है।
$r_a = \ langle r ^ {- 1} \ rangle_T ^ {- 1}$ यह मान समान है $r_g$ , लेकिन विवर्तन पैटर्न का वर्णन करने के लिए यह कुछ और स्वाभाविक है।
$r_ \ Alpha = r_ {h, 0} = $$ । इस मान का स्पष्ट भौतिक अर्थ नहीं है और यह पूरी तरह से व्याख्यात्मक मॉडल से जुड़ा हुआ है। वास्तव में, यह वही है जो क्रिस्टलोग्राफी में देखा गया है।

क्रिस्टलोग्राफिक उदाहरण $r_ \ Alpha$ संरचनाएं (क्रिस्टल में टेट्रानित्रोमेथेन)। DOI से अनुकूलित : 10.1002 / aie.201704396

प्रत्येक परमाणु को एक कंपन द्वारा वर्णित किया जाता है, जो इसकी कंपन गति का वर्णन करता है, और परिणामस्वरूप दीर्घवृत्त के केंद्रों के बीच की दूरी को अंतर-दूरी के रूप में लिया जाता है। लेकिन, परमाणुओं की गति की प्रकृति का ऐसा सरलीकरण दोलनों के लिए हार्मोनिक थरथरानवाला सन्निकटन की शुरूआत से मेल खाता है, और यह हमेशा अच्छी तरह से काम नहीं करता है।

जब हार्मोनिक थरथरानवाला सन्निकटन काम नहीं करता है तो परमाणुओं के वितरण का एक उदाहरण। वही टेट्रानित्रोमेथेन, लेकिन गैस में।
$r_ {h1} = ???$ । यह ~~हेक्स~~ चमत्कार- ~~जूडो~~ फिश-व्हेल संक्षेप में वर्णित नहीं है, इसका वास्तविकता से बहुत कमजोर संबंध है, लेकिन इसमें अद्भुत गुण हैं: इसे ज्यामितीय रूप से सुसंगत होना चाहिए (नीचे देखें) और इसकी गणना आसानी से की जा सकती है। इसके कारण, उन्होंने इलेक्ट्रोनोग्राफिक समुदाय में अपनी महान लोकप्रियता हासिल की।

माइक्रोवेव स्पेक्ट्रोस्कोपी में, थोड़ा कम संरचनात्मक रूपांतर होते हैं।

सबसे अधिक शारीरिक रूप से समझने योग्य है $r_n = \ langle n | \ टोपी {आर} | n \ rangle$ संरचना। वास्तव में, यह अणु की एक निश्चित कंपन स्थिति पर औसत ज्यामिति है ( $| n \ rangle$ )। चूंकि वे अक्सर ठंडे अणुओं के साथ काम करते हैं, वे आमतौर पर इस वर्ग से एक विशिष्ट संरचना का निरीक्षण करते हैं: $r_0$ , यानी। जमीनी कंपन स्थिति में अणु की ज्यामिति, जब परमाणु अपनी सबसे लाभप्रद स्थिति के आसपास शून्य कंपन बनाते हैं।
सबसे लोकप्रिय है $r_s$ -structure। सबस्क्रिप्ट "s" का अर्थ है "प्रतिस्थापन"। वे इसे इस तरह से प्राप्त करते हैं: वे मानते हैं कि अंतरिक्ष में तय किए गए परमाणुओं के कुछ निर्देशांक हैं, फिर वे अणु में एक परमाणु के एकल-परमाणु समस्थानिक प्रतिस्थापन करते हैं, और वे घूर्णी स्थिरांक को बदलने के साथ इस परमाणु की स्थिति निर्धारित करते हैं। इस तकनीक का मुख्य लाभ सादगी है। माइनस: आपको केवल मोनोसुबस्ट्रेशन की आवश्यकता है + परमाणुओं के सभी पदों को इस तरह से स्थापित नहीं किया जा सकता है + ऐसे मॉडल का भौतिक अर्थ बहुत स्पष्ट नहीं है।
तार्किक विकास $r_s$ संरचनाएं हैं $r_m$ -स्ट्रेक्ट्स जो बड़े पैमाने पर भारित वर्गों द्वारा फिटिंग से प्राप्त किए जाते हैं। उन्हें आइसोटोपिक रूप से प्रतिस्थापित अणुओं की भी आवश्यकता होती है, लेकिन उनमें से कोई भी पहले से ही उपयुक्त है।

और यह सभी प्रकार की संरचनाओं से दूर है ...

लेकिन द ~~ग्रेट सिमुलेटर~~ कुछ मानक क्वांटम-केमिकल पैकेज (जैसे कि गॉसियन ~~एविल कॉर्पोरेशन प्रोग्राम~~ ) के उपयोगकर्ता को "ऑप्ट" जैसे जादू के जादू का उपयोग करने पर मिलता है जिसे "संतुलन ज्यामिति" कहा जाता है, या

$r_e$ -structure। यह नाभिक का सबसे इष्टतम विन्यास है, जो सिस्टम की इलेक्ट्रॉनिक ऊर्जा को कम करता है। और ऐसी संरचनाओं को इलेक्ट्रॉन विवर्तन और घूर्णी स्पेक्ट्रोस्कोपी से भी बाहर निकाला जा सकता है, लेकिन केवल बहुत छोटे और सममित अणुओं के लिए, और अन्य अनुसंधान विधियों के संयोजन में। अभी तक यह कारगर नहीं है।

और इसलिए सवाल उठता है: क्या तुलना करना सही है

$r_e$ प्रयोगात्मक त्रुटियों में से कुछ के साथ संरचना, केवल प्रयोगात्मक त्रुटियों को देखते हुए?

यहां उत्तर सरल है: नहीं , संभव व्यवस्थित मतभेदों पर एक अतिरिक्त त्रुटि रखना आवश्यक है। और इसके लिए एक बहुत ही ज्वलंत उदाहरण दिया जा सकता है: बस्तियनसेन-मोरिनो प्रभाव (लेख देखें DOI: 10.1107 / S0365110060002557 और DOI: 10.1107 / S0365110060002545 )।

मान लीजिए कि हमारे पास CX ₂ (यानी, CO ₂ , CS ₂ , आदि) का एक अणु है। जैसा कि हमें स्कूल केमिस्ट्री के पाठ्यक्रम से जानना चाहिए, इन अणुओं में एक रैखिक संरचना (कार्बन परमाणु और दो एक्स क्लोजोजेन्स एक सीधी रेखा पर स्थित होती हैं)।

इसका मतलब यह है कि एक्स परमाणुओं के बीच की दूरी सी - एक्स बांड (यानी) की दोगुनी लंबाई के बराबर होनी चाहिए।

$r_e (\ mathrm {XX}) = 2 r_e (\ mathrm {CX})$ )।

वैसे भी, अगर हम परमाणुओं C और X के बीच की दूरी को मापते हैं (

$r_g (\ mathrm {CX})$ ) और XX (

$r_g (\ mathrm {XX})$ ) गैस इलेक्ट्रॉन विवर्तन द्वारा, हमें वह मिलता है

$r_g (\ mathrm {XX}) <2r_g (\ mathrm {CX})$ , यानी। अणु वक्र हो जाता है। कारण इस तथ्य में निहित है कि अणु तथाकथित करता है कैंची कंपन , जिसके कारण एक्स परमाणु सबसे अनुकूल स्थान की तुलना में एक दूसरे के बहुत करीब हैं (नीचे आंकड़ा देखें)।

बास्टेनसेन-मोरिनो प्रभाव कहाँ से आता है। DOI लेख से चित्र : 10.1039 / C6CP05849C

इसलिए, अगर हमने तापमान-औसत की बराबरी की

$r_g$ -संतुलित संतुलन के लिए (

$r_e$ ), हम गलत निष्कर्ष निकालेंगे कि कार्बन डाइऑक्साइड और कार्बन डाइसल्फ़ाइड के अणु घुमावदार हैं।

इसीलिए जब विभिन्न प्रकार के ज्यामितीय मापदंडों की तुलना करते हैं, तो आपको हमेशा बहुत सावधान रहना चाहिए। यह आपस में प्रयोगात्मक डेटा की तुलना और प्रयोग और सिद्धांत की तुलना दोनों पर लागू होता है।

अणु मानक मॉडल अणु

अब हम कल्पना करते हैं कि निष्पक्षता के साथ वास्तविकता की तुलना करने के लिए हम अपने सैद्धांतिक मॉडल के आधार पर कुछ प्रयोग के परिणाम का अनुकरण करना चाहते हैं।

और यहां सावधान रहना भी आवश्यक है, क्योंकि अणुओं के विभिन्न मॉडलों में प्रयोज्यता की अपनी सीमाएं भी होती हैं। आइए हम मानक अणु मॉडल के उदाहरण का उपयोग करके इसकी जांच करें।

सबसे पहले आपको यह समझने की आवश्यकता है कि अणु का मानक मॉडल क्या है। BAK भौतिकविदों का अपना स्टैंडर्ड मॉडल है , खगोलविदों का अपना एक है , और भौतिकविदों का अपना मूल डिजाइन है, जिसमें से वे बाद में नृत्य करते हैं। लेकिन भौतिक मॉडल के विपरीत, हम जो मानते हैं वह अनुमानों का एक सेट है जो उपयोगकर्ता को अपेक्षाकृत स्वचालित रूप से और जल्दी से परिणाम प्राप्त करने की अनुमति देता है।

गाऊसी उपयोगकर्ताओं के लिए

अब हम याद करते हैं कि गॉसियन जादू मंत्र "ऑप्ट" और "फ्रीक" के आधार पर क्या है।

शुरू की गई अनुमानों की सामान्य योजना कुछ इस प्रकार है:

गुणवत्ता के बहुत नीचे हमारा मानक मॉडल है। संक्षेप में इसकी प्राप्ति के सभी चरणों से गुजरें।

-, , ( ). ? , , . , , («Tr», translation).
, 2000 , , . , . , - , , . , , . " - " (, , ).
(«El») , . 2 , , ( ). , . , . « » («RR», rigid rotor).
: ( ) . , - , (.. ) :

$V(x) = \underbrace{V(x_e)}_{\text{}} + \underbrace{ \frac{dV}{dx}(x_e)}_{=0} (x-x_e) + \frac{1}{2} \frac{d^2 V}{d x^2} (x - x_e)^2 + \ldots \approx \\ \approx \mathrm{const} +\frac{1}{2} \frac{d^2 V}{d x^2} (x - x_e)^2$

— , , , — , . « » («HO», harmonic oscillator).

परिणामी मॉडल को RR-HO (@BO) कहा जाता है। हम बोर्न-ओपेनहाइमर (बीओ) सन्निकटन को नहीं छूएंगे, लेकिन हमें संरचनात्मक रसायन विज्ञान के ढांचे में कठोर रोटर और हार्मोनिक थरथरानवाला के बारे में बात करनी होगी ...

और इस सन्निकटन के साथ मुख्य समस्या यह है कि अणु कठोर नहीं है, और इसके कंपन पूरी तरह से हार्मोनिक हैं। तदनुसार, वास्तव में, हमें नॉनरिजिड रोटेटर और एनामोनिक ऑसिलेटर की आवश्यकता है। और यहाँ मुख्य शब्द "अनहोमोनिक" है, अर्थात "हार्मोनिक नहीं है।"

चलो सरलतम अणुओं के बारे में बात करते हैं: डायटोमिक। इनके कई उदाहरण हैं: HCl, HBr, HI, CO, O ₂ , N ₂ , आदि। आदिवे सभी अणुओं से इस तथ्य से प्रतिष्ठित हैं कि उनके पास केवल एक कंपन है: अंतर-दूरी का विस्तार / संपीड़न।

और यह परमाणुओं के बीच की दूरी है जिसे हम गैस इलेक्ट्रॉन विवर्तन में माप सकते हैं (औसत तापमान के एक प्रकार में,)

) और घूर्णी स्पेक्ट्रोस्कोपी में (औसत से अधिक, कहते हैं, जमीन कंपन स्थिति, अर्थात्।

$r_g$

$r_0$ )।

और अब मुख्य सवाल जीवन के ब्रह्मांड और सामान्य रूप से उठता है:

क्या होगा $r_g$ और हार्मोनिक दोलक की सन्निकटन में, और कैसे यह संतुलन दूरी से संबंधित है $r_0$ $r_e$ ?

एक उत्तर के लिए, आपको एक डायटोमिक अणु के लिए संभावित ऊर्जा की सतह को देखना होगा:

, : . , .
, , 2 :
- ( $r \rightarrow 0$ ), - , « » ,
- ( $r \rightarrow + \infty$ )
नतीजतन, अगर अणु संतुलन की स्थिति के सापेक्ष अपनी बंधन की लंबाई को छोटा कर देता है, तो यह दीवार के खिलाफ समाप्त हो जाता है, और यदि यह बढ़ता है, तो यह नरम सोफे पर गिरता है। और अणु एक मूर्ख नहीं है, यह दीवार के खिलाफ बीट की तुलना में सोफे पर अधिक झूठ होगा। इसलिए, दूरी पर औसत कंपन संतुलन से अधिक होगा (r e < r 0 , r g ), और यह ध्यान देने योग्य है: इस तरह के विस्थापन 0.01 of के क्रम के हैं, जो माप त्रुटियों से अधिक है।

इसलिए, भले ही हम एक प्रयोग की तरह कुछ और गणना करना चाहते हैं, मानक अणु मॉडल (आरआर-हो @ बीओ) के ढांचे के भीतर, हमें कुछ भी नया नहीं मिलेगा, इसलिए, तुलना में बहुत संतुलन ज्यामिति भाग लेंगे।

त्रुटि निष्कर्ष # 2

डीओआई लेख से चित्रण : 10.1002 / aie.201611308 ।

और निष्कर्ष बहुत सरल है और इसमें 2 भाग हैं।

एक सही तुलना के साथ, सभी मूल्यों का एक ही अर्थ होना चाहिए।
यदि मान भिन्न हैं, तो यह नहीं भूलना चाहिए।

वैज्ञानिक पत्रों में त्रुटियों के उदाहरण

"हिंदू काम करता है"

दरअसल, मुख्य स्थान जहां आप पा सकते हैं, यह निम्न-स्तरीय पत्रिकाएं हैं। उनके पास शायद ही कभी शांत परिणामों वाले लेख होते हैं, इसलिए उन्हें दूसरे और अधिक संसारों (ब्रिक्स देशों और उनके कम सफल अनुयायियों) के देशों के अग्रणी शोधकर्ताओं द्वारा चुना गया था। यहाँ "निम्न स्तर की" पत्रिकाओं से अभिप्राय उन लोगों से नहीं है जो "द रूटर: एल्गोरिथम ऑफ़ एक्सेस पॉइंट्स एंड रिडंडेंसी" के विशिष्ट एकीकरण के लिए लेख प्रकाशित करते हैं , बल्कि वैज्ञानिक प्रकाशनों का सम्मान करते हैं। मेरे वैज्ञानिक क्षेत्र में, सबसे प्रसिद्ध "आधे-धोने" हैं:

आणविक संरचना के Elsiver जर्नल (IF = 2.011 के साथ),
स्प्रिंगर जर्नल ऑफ मॉलिक्यूलर मॉडलिंग (IF = 1.507 के साथ),

(वहाँ अन्य हैं)। जैसा कि आप देख सकते हैं, औपचारिक संकेतों के अनुसार, रूसी विज्ञान में उन्हें बहुत सभ्य प्रकाशन माना जाता है। लेकिन, वहाँ r की ऐसी आमद होती है ~~...~~ संदिग्ध गुणवत्ता की सामग्री जो अभी भी बहुत लीक है।

एक दृष्टांत के रूप में, मैंने जर्नल ऑफ़ मॉलिक्यूलर स्ट्रक्चर का नवीनतम अंक लिया और सामग्री तालिका और ध्वनि के माध्यम से गया:

एस। सठिया, एम। सेंथिलकुमार, सी। रामचंद्र राजा, क्रिस्टल विकास, हिर्शफेल्ड सतह विश्लेषण, डीएफटी अध्ययन और तीसरा आदेश एनएलओ अध्ययन थ्यौरिया 4 डिमेथाइल एमिनोबेंजाल्डिहाइड // जे। मोल। संरचना।, वी। 1180 (2019), पीपी। 81-88।
https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2018.11.067

इस तरह के काम की सामान्य संरचना बहुत स्पष्ट है।

कुछ पदार्थ "उबला हुआ" है (लेकिन अधिक बार मूर्खतापूर्वक सिग्मा पर खरीदा जाता है )। इस काम में, पदार्थ अभी भी पकाया जाता है।
(), . — , ( , ) , . , - Gaussian, « ». … 1 2 , .. - .
, /Vis, .
मानक आणविक विज़ुअलाइज़र में, जैसे कि (ग्रुस्ड) गॉस व्यू सुंदर चित्र खींचे जाते हैं, लेकिन हमेशा खराब गुणवत्ता में।
कोई ठोस निष्कर्ष नहीं निकाला गया है: “हमने बहुत प्रयोग किए, बहुत गिना, तालिकाओं और चित्रों को लाया हम महान हैं, हमें कैंडी दें। " $\Rightarrow$

लेकिन मेरे पसंदीदा से: लेख

एम। गोविंदराजन, एम। करबाक, एफटी-आईआर, एफटी-रमन और यूवी स्पेक्ट्रल जांच; 1-नाइट्रोनफैथलीन // स्पेक्ट्रोचिमिका एक्टा पार्ट ए: आणविक और बायोमोलेक्युलर स्पेक्ट्रोस्कोपी, वी। 85 (2012), पीपी पर गणना आवृत्ति आकलन विश्लेषण और इलेक्ट्रॉनिक संरचना की गणना। 251-260,
https://doi.org/10.1016/j.saa.2011.10.102।

इसमें, ठोस चरण में स्पेक्ट्रम को बेवकूफ़ तरीके से दर्ज किया गया था, और फिर गैस चरण में एचओ मॉडल में औसत दर्जे की गणना के आधार पर व्याख्या की गई थी। लेकिन चाल यह है कि वे सामान्य गणना भी नहीं कर सकते हैं, जो उन्होंने लेख पर टिप्पणी में विनम्रता से संकेत दिया था ।

हालांकि, शब्द "हिंदू काम करता है" (जैसे " हिंदू कोड " शब्द) केवल संबंधित रहस्यमय उपमहाद्वीप से आने वाले कार्यों से दूर है।

यदि आप साइबरलिन्का की अद्भुत साइट पर जाते हैं , तो ~~आप एबिस को देखते हैं, और एबिस आपको देखता है~~ , तो आप बहुत सारी दिलचस्प चीजों का पता लगा सकते हैं। "क्वांटम-केमिकल" (अतिरिक्त स्थिति "आरएसए के साथ) की खोज करके, कई उपयोगी चीजों को खोजना संभव था। चूंकि बड़ी मात्रा में "क्वांटम-केमिकल" कार्य एक वैक्यूम में गोलाकार घोड़ों के अध्ययन के लिए समर्पित था (यानी, वास्तविकता के संदर्भ के बिना गणना), वे इस पाठ से संबंधित नहीं थे। लेकिन उनमें से, यह तीन काम खो गए थे:

मैं विशेष रूप से उत्तरार्द्ध से प्रसन्न था, क्योंकि "पर्याप्तता का आकलन" विभिन्न चरणों (गैस बनाम क्रिस्टल) में संरचनाओं की अपर्याप्त तुलना और विभिन्न अर्थों के साथ था (

$r_e$ बनाम

$r_ \ Alpha$ ) - यह वास्तव में पर्याप्तता की ऊंचाई है।

क्या यह अच्छी पत्रिकाओं में होता है?

हाँ, वहाँ "गलतियाँ" हैं।

डरो मत, सब कुछ अच्छी तरह से समाप्त हो गया!

सौभाग्य से, कहानी में अब हम बदलेंगे, प्रयोगात्मक / सैद्धांतिक मूल्यों के प्रति लापरवाह रवैया किसी भी गंभीर और भयानक परिणामों की ओर नहीं ले जाएगा। और काम, वास्तविक चूक के बावजूद, अपनी शीतलता और महत्व नहीं खोते हैं।
इसके अलावा, अंत में यह सब सामान्य सुपर में समाप्त हो गया: एक भयानक लेख का प्रकाशन जहां न्याय की जीत हुई।

हम एक बहुत लंबे एकल सी - सी बॉन्ड के साथ कार्बनिक अणुओं में से एक के बारे में बात कर रहे हैं: 1,1'-बिसिआडामैंटेन :

यह अणु शांत क्यों है

यदि हम रसायन विज्ञान में स्कूल रसायन विज्ञान या विश्वविद्यालय की पाठ्यपुस्तकों को देखते हैं, विकी पर (या यहां तक कि केवल Google में ड्राइव करते हैं ), तो हमें पता चलेगा कि एकल सी - सी बांड की मानक लंबाई 1.54 chem है।
तो, 1,1'-बिसिआडामैंटेन में केंद्रीय एकल बांड की प्रयोगात्मक लंबाई

$r_e = 1.630 \ pm 0.005$ 8, लगभग 0.08 (लंबा (यह डॉफ़ीगा है)!
एकल C - C बॉन्ड का यह विस्तार होता है क्योंकि हीरे के दो टुकड़े जो इस बॉन्ड को पकड़ते हैं वे बहुत बड़े होते हैं, इसलिए वे एक-दूसरे को दोहराते हैं। लेकिन, जैसा कि हम फेरोकीन उदाहरण से याद करते हैं, फैलाव (लंदन) बलों के कारण भी हमारे पास आकर्षण है। और अणु के इन हिस्सों के बीमार आकार के कारण, टुकड़ों के बीच एक बड़ा फैलाव आकर्षण है। यह इस केंद्रीय बंधन को तोड़ने की अनुमति नहीं देता है, इसलिए इस अणु (अपेक्षाकृत आसानी से) को रास्ते में बिना तोड़े वाष्पीकृत किया जा सकता है।

केंद्रीय यूनिरी कनेक्शन सी - सी बहुत लंबा है, और इसलिए यह तुलना करना बहुत दिलचस्प था कि सैद्धांतिक तरीके वास्तविकता को कैसे पुन: पेश करते हैं। और वास्तविकता पहले लेखों में है, यहाँ वे हैं:

पीटर आर। श्रेनेर एट। अल, फैलाव बलों / प्रकृति (2011), वी 477, पीपी के माध्यम से बहुत लंबे अल्केन कार्बन - कार्बन बांड की ओवरबिलिटी। 308-311
एंड्री ए फोकिन एट। अल, स्थिर अल्कनेस युक्त बहुत लंबी कार्बन - कार्बन बॉन्ड्स // जेएसीएस (2012), वी 134, पीपी। 13641–13650 ,

पवित्र गंदगी!

पहला लेख प्रकृति में, सबसे अच्छी पत्रिका है, और दूसरा जेएसीएस में, सबसे सम्मानित शुद्ध रासायनिक पत्रिका है !!! कुछ लोगों ने इसका सपना देखा था, लेकिन यह जर्मन-यूक्रेनी वैज्ञानिक सहयोग बहुत अच्छा है।

केवल क्रिस्टलोग्राफिक डेटा द्वारा प्रतिनिधित्व किया गया था। नतीजतन, मापदंडों में अंतर के लिए उचित सुधार किए बिना, एक दूसरे के साथ कठिन तुलनीय चीजों की तुलना करना, वे आखिरकार इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि गैस में केंद्रीय सी - सी बांड की लंबाई 1.655 ing है, जो 0.02 0.0 से चूक गया है। और यह प्रायोगिक त्रुटि से काफी अधिक है।

सौभाग्य से, अंत में, उन्होंने इन मुद्दों पर विशेषज्ञों के साथ सहयोग किया, और अंत में सही उत्तर मिला ( इस काम का एक संक्षिप्त लोकप्रिय सारांश एन + 1 पर भी पाया जा सकता है )।

क्या आपको तुलना की आवश्यकता है?

आखिरकार मैंने तुलनाओं की शुद्धता के बारे में लिखा, एक उचित प्रश्न उठ सकता है: क्या गणनाओं के परिणामों और आपस में प्रयोगों के परिणामों की तुलना करना आवश्यक है?

यह आवश्यक है! जैसी आपकी जरूरत है!

एक प्रसिद्ध कथन है (जिसमें से मुझे एक विश्वसनीय लेखक नहीं मिला):

कोई भी सैद्धांतिक गणना पर विश्वास नहीं करता है, सिवाय उनके जो उन्होंने किया था।
हर कोई प्रायोगिक परिणामों पर विश्वास करता है, सिवाय उनके जिसने उन्हें प्राप्त किया।

रूसी में अनुवादित, ऐसा लगता है: कोई भी सैद्धांतिक गणना पर विश्वास नहीं करता है, सिवाय उसके जिसने उन्हें बनाया था, लेकिन हर कोई प्रयोगात्मक डेटा पर विश्वास करता है, सिवाय उनके जो प्राप्त किया।

लेकिन विज्ञान में यह आवश्यक है कि हर कोई विश्वास करता है (अच्छी तरह से, या बहुमत), और प्रयोग एकमात्र उपाय है, क्योंकि यह संबंधित है कि हमने वास्तविकता की गणना की है।

एक शोधकर्ता या वैज्ञानिक लेख और / या समाचार पढ़ने वाले एक औसत व्यक्ति को क्या करना चाहिए , इस विषय पर दूसरी सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक पत्रिका में एक उल्लेखनीय निबंध (खुली पहुंच) है: माता आर।, सुहम एम। // अंगे। रसायन। इंट। एड।, 56 (2017), डीओआई: 10.1002 / aie.201611308
(वैसे, मैंने पहले ही इसका लिंक दे दिया था, क्योंकि एक तस्वीर, रिकार्डो माता द्वारा, इस लेख से है)।

इस निबंध के निष्कर्ष सिमुलेशन सिद्धांतकारों और प्रयोगकर्ताओं को सिफारिशें प्रदान करते हैं। मैं उन्हें यहाँ (अनुवाद में और थोड़ा संशोधन) इस पद के लिए अंतिम शब्द के रूप में दूंगा।

सिद्धांतकार को चाहिए:
- न केवल सफल तरीके और प्रयास दें, बल्कि तरीकों की विफलता का भी वर्णन करें (विशेषकर यदि ये तरीके लोकप्रिय हैं),
- अपनी कार्यप्रणाली का अच्छी तरह से और पूरी तरह से वर्णन करें,
- जहां त्रुटियों का अनुमान (या विवरण), और महत्वपूर्ण स्वीकृत अनुमान और सरलीकरण देना संभव है।
बदले में, प्रयोग करने वालों को:
- अपने प्रायोगिक डेटा को सिद्ध करने के लिए, जिसे वे बेंचमार्क (मानकों) के रूप में उपयोग कर सकते हैं,
- वैज्ञानिक समुदाय को समझ से परे प्रयोगात्मक डेटा दिखाने के लिए, जहां सिद्धांत (या अतिरिक्त प्रयोग) स्पष्टीकरण के साथ मदद करेंगे,
- अपने डेटा के साथ सैद्धांतिक सम्मेलनों के ~~विदेशी क्षेत्र~~ पर बात करने के लिए,
  व्यक्तिगत कहानी
  वैसे, मैं इस लेख के दूसरे लेखक से मिला, जो एक सैद्धांतिक संगोष्ठी में एक प्रयोगकर्ता है।
- अपने प्रयोगात्मक डेटा चीजों से बाहर खींचो जो सिद्धांत के साथ तुलना के लिए जितना संभव हो उतना सुलभ हैं,

सभी बेहतरीन और सही तुलना! और याद रखें: केवल वह जो कुछ नहीं करता है वह गलत नहीं है।

पुनश्च

एक आफ्टरवर्ड के रूप में, मैं डेटाबेस की एक छोटी सूची देना चाहूँगा जहाँ आप अणुओं के लिए विभिन्न प्रायोगिक डेटा खोद सकते हैं।

संरचनात्मक डेटाबैंक

क्रिस्टलोग्राफिक डिब्बे

एक क्रिस्टल में एक अणु की संरचना को निर्धारित करने का सबसे आसान तरीका है क्योंकि पीसीए एक रूटीन है। इसलिए, यदि आपको पता नहीं है कि अणु कैसा दिखता है, तो क्रिस्टलोग्राफिक डेटा बैंकों (ऐसे स्थान जहां लगभग सभी पदार्थ जो कभी गोनियोमीटर में crammed होते थे और शॉर्ट-वेव कणों के एक बीम द्वारा एकत्र किए जाते हैं, एकत्र किए जाते हैं) को आगे बढ़ाते हैं)। चूंकि इस तरह के बहुत सारे बैंक हैं, मैं केवल सबसे प्रसिद्ध लोगों को ( विकी पर एक और पूरी सूची मिल सकती है) दे दूंगा।

अकार्बनिक क्रिस्टल संरचना डेटाबेस ( ICSD )। यह पूरी तरह से अणुओं के बारे में नहीं है, वहां आप मुख्य रूप से विभिन्न लवणों, धातुओं, सिरेमिक आदि की संरचनाएं पा सकते हैं। यह आधार कार्ल्सु्रह प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय द्वारा समर्थित है, इसलिए इस तक पहुंच का भुगतान किया जाता है और सस्ता नहीं है। लेकिन अगर वह, उसकी साइट ।
कैम्ब्रिज स्ट्रक्चरल डेटाबेस ( CSD )। शायद दुनिया में सबसे बड़ा क्रिस्टलोग्राफिक आधार है। लगभग एक लाख संरचनाएं! ये मुख्य रूप से कार्बनिक और ऑर्गेनोमेट्रिक आणविक क्रिस्टल हैं। और यह डेटाबेस मुफ़्त है! जोड़ने के लिए। एक शुल्क, निश्चित रूप से, आप एक शांत विकल्प प्राप्त कर सकते हैं, जैसे कि अणु की खींची गई संरचना पर एक खोज, लेकिन यह पहले से ही अतिरिक्त है। साइट ।
क्रिस्टलोग्राफी ओपन डेटाबेस ( सीओडी )। खैर, किसी तरह का डेटाबेस भी। वहाँ क्या है, मैं वास्तव में नहीं जानता, लेकिन कम से कम यह मौजूद है। साइट ।
वैसे, जो लोग जीव विज्ञान में रुचि रखते हैं, उनके लिए प्रोटीन डेटा बैंक ( पीडीबी ) है। एक खुला डेटाबेस जहां आप विशाल और डरावने प्रोटीन (लेकिन क्रिस्टल में) की संरचनाओं को डाउनलोड कर सकते हैं। साइट ।

एक गैस में अणुओं की संरचना

यहां हालात कुछ बदतर हैं, क्योंकि मुक्त अणुओं की संरचना का अध्ययन करने के लिए प्रयोग बहुत अधिक जटिल हैं, दोनों को बाहर ले जाने के लिए (कम से कम एक उच्च वैक्यूम की आवश्यकता है) और व्याख्या के लिए।

इसलिए, काफी कम डेटाबेस हैं।

मुक्त अणुओं के लिए सबसे बड़ा डेटाबेस मोलेकुलर जीएफ़ेज़ डॉक्सुशन (या MOGADOC ) है। यह उल्म विश्वविद्यालय में आधारित है, और एक बहुत महंगा निवेश है। लेकिन, अगर कुछ भी है, तो साइट यहां है ।
यदि आप अणुओं के 100% प्रयोगात्मक संतुलन संरचनाओं को जानना चाहते हैं, तो यह एनआईएसटी कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान तुलना और बेंचमार्क डेटाबेस ( CCCBDB ) है। लगभग सभी विशुद्ध रूप से प्रायोगिक $r_e$ -वास्तविकता वहां पाई जा सकती है, लेकिन वहां पर्याप्त अन्य निश्चेतक हैं। साइट ।
अंतिम गढ़ मोलविक की अविकसित परियोजना है। लेकिन कई संरचनाएं नहीं हैं जो वहां पाई जा सकती हैं, केवल वे हैं जो कि हाल के वर्षों में (और फिर भी सभी नहीं) बेलेफेल्ड, मास्को स्टेट यूनिवर्सिटी और ISTU विश्वविद्यालय में प्राप्त हुए हैं। साइट ।

अणुओं की वर्णक्रमीय विशेषताओं को कहाँ खोजें?

Xkcd.com से लिया गया

यहाँ बहुत अधिक डेटाबेस हैं, क्योंकि व्याख्या के बिना स्पेक्ट्रम को निकालना संरचना प्राप्त करने की तुलना में बहुत सरल कार्य है (मॉडल बनाने की आवश्यकता नहीं है और यह साबित करने के लिए कि वे सही हैं)। और इसके अलावा, स्पेक्ट्रा महान लागू मूल्य के हैं: उनका उपयोग नमूनों की संरचना को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, चाहे वह पड़ोसी नदी से पानी हो, या आणविक बादल से संकेत (या यहां तक कि एक एक्सोप्लेनेट वातावरण से, ऊपर चित्रण देखें)।

हां, वैसे, इस खंड के सभी लिंक डेटाबेस को मुक्त करने के लिए होंगे।

NIST रसायन विज्ञान वेबबुक । शायद दुनिया की सबसे अच्छी किताब। इस डेटाबेस में, आप अणुओं के एक समूह के लिए आईआर, यूवी / विज़, मास स्पेक्ट्रा पा सकते हैं। और भी, थर्मोकेमिकल मापदंडों और यहां तक कि कभी-कभी गतिज! सामान्य तौर पर, यदि कोई रसायनज्ञ इस साइट के अस्तित्व के बारे में नहीं जानता है, तो वह एक रसायनज्ञ नहीं है। साइट ।
उच्च-रिज़ॉल्यूशन ट्रांसमिशन आणविक अवशोषण डेटाबेस ( HITRAN )। हार्वर्ड-स्मिथसोनियन सेंटर फॉर एस्ट्रोफिजिक्स की परियोजना, जिससे यह स्पष्ट है कि वहां दिखाए गए स्पेक्ट्रा का उपयोग इंटरस्टेलर और परिस्थिति-संबंधी स्थानों में अणुओं की पहचान करने के लिए किया जाता है (उदाहरण के लिए, इस तरह )। साइट ।
पिछले एक के समान, यह परियोजना कोलोन विश्वविद्यालय के खगोलीय भाग से आणविक स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए कोलोन डेटाबेस है। साइट ।
खैर, एक अंतिम उदाहरण के रूप में, मैं एक्समोल परियोजना दूंगा । ये पूरी तरह से शुद्ध प्रयोगात्मक स्पेक्ट्रा नहीं हैं, लेकिन यह सिद्धांत और प्रयोग की बातचीत का एक उत्कृष्ट उदाहरण है: उच्च-सटीक प्रयोगात्मक डेटा और बहुत उच्च-स्तरीय गणना के आधार पर, सरल अणुओं के स्पेक्ट्रा की भविष्यवाणी विभिन्न (चरम सहित) परिस्थितियों में की जाती है। यहां मुख्य जोर बायोमार्कर पर है, इसलिए जब खगोलविदों को एक्सोप्लेनेट्स का स्पेक्ट्रा दिखाई देता है, तो वे उन अणुओं को आसानी से पहचान सकते हैं जिन्हें हम पहले से जानते हैं। साइट ।

पी पी एस

यदि त्रुटियां हैं / कुछ समझ में नहीं आता है, तो टिप्पणियों में लिखें - मैं सही / बेहतर समझाने की कोशिश करूंगा।

सिमुलेशन सिद्धांत: क्वांटम रासायनिक गणना और वास्तविकता का संबंध