Существуют ли орбитали?

[Marxist]

Да даже балласт должен это понимать

[Droog_Andrey]

У тебя они отборные небось

Да обычные школьники обычной средней школы...

[VTur]

Я думаю, прошло достаточно времени. Все, кто хотел, высказались по этому поводу. Подведем промежуточные итоги.
Мне не хочется вести просветительскую деятельность среди участников обсуждения, но некоторые высказанные сентенции позволяют не очень хорошо думать о химическом образовании, и для некоторых особо активных граждан всё-таки нужно устроить ликбез (надеюсь, все не обидятся).
О чём мы тут говорили:
1. Есть ур. Шрёдингера – математическое описание молекулы как системы движущихся нерелятивистских заряженных бесспиновых частиц. Его решение даёт функцию состояния Ψ – многомерную комплекснозначную функцию, определенную в комплексном Гильбертовом пространстве (L²). В физике есть постулат – мнимые числа и комплексные функции физического смысла не имеют. А все решения ур. Шр. комплекснозначные функции и, поэтому, физического смысла не имеют. Изобразить её также нельзя – нет способа проецирования многомерных комплексных пространств в действительную область. Для многоядерных многоэлектронных моделей аналитического или приемлемого численного решения нет, поэтому в квантовой химии переходят к сильно упрощенной одноэлектронной модели Фока и решают …
2. уравнение Хартри-Фока. В этой модели один единственный электрон движется в поле ядер и в некотором некулоновском электростатическом поле (SCF). Решением этого уравнения служат одноэлектронные функции – «орбитали». Так как электрон один, то решения определяют его основное состояние (безузловая орбиталь) и возбужденные состояния (узловые орбитали); степень возбуждения – количество узлов. Т.е. пришли к принципу суперпозиции основного и возбужденного состояний. Эти орбитали тоже комплекснозначные волновые функции из L² («некоторые» здесь думают, что * у С*Ψ* рисуют для красоты). Они физического смысла также не имеют и их изобразить – спроецировать на двумерную действительную плоскость - нельзя (хотя отдельные местные граждане знают, как это сделать, но держат от обчественности в тайне). Однако и это ур. Х.-Ф. в общем случае не решается, поэтому а) отделяют электрон и некулоновское поле от ядерной системы (адиабатическое приближение) – теперь это три системы и далее б) ядра считают покоящимися, а в системе летает только вот этот один электрон (приближение Борна-Оппенгеймера). Модель и близко не походит на исходную (таких и в природе то нет), поэтому её требуется рассматривать как «чёрный ящик» - некая мясорубка, в которую засыпают входные параметры, крутят ручку, а из неё вываливаются выходные данные. Копаться во внутренностях модели бесполезно – никакие её части по-отдельности не соответствую действительности.
3. А потом (50-е годы, Дьюар) наступила пора ЭВМ и оказалось, что запрограммировать в те годы комплексные орбитали нельзя – ресурсы не позволяют. «Если нельзя, но очень хочется, то можно». Проявили волюнтаризм и отбросили мнимые части и у орбиталей и у коэффициентов перед ними – ввели Слетеровские функции. Теперь уже можно всё рисовать, только электрон оказался дурак-дураком летает по каким-то восьмёркам, при этом перескакивает через ядро с его каспом, а атом бора стал вытянутым как гантеля. Родилось МОЛКАО и модель дошла до безобразия – число возбужденных состояний этого электрона оказалось больше, чем число электронов в исходной модели. Пришлось с помощью заряда и мультиплетности следить за их количеством, обзывать лишние орбитали виртуальными, решать ур. Х.-Ф.-Рутана с ними, а после решения выкидывать их, будто и не было. А потом Бойз придумал еще круче – взял и вместо Слетеровских функций ввел гауссианы. И рисует народ эти гауссианы, обзывает их «орбиталями», делает глубокомысленные выводы и т.д. Теперь, когда я вижу рисунки ВЗМО или НСМО, то даже и смеяться не хочется.

Я отношусь к модели Х.Ф. как к черному ящику. Я понимаю его устройство, не внутрь не лезу. Поэтому стараюсь анализировать только "наблюдаемые". Но считаю, что правильнее всего анализировать электронную плотность и модель Х.Ф. нужно использовать для получения электронной плотности.
А насчет зарядов по Малликену, Лёвдину или натуральных, то посмотрите на размерность – они же определены в метрах! Коэффициенты "С_i" размерные из-за размерность волновой функции. Всеобщая доступность компов и программ к ним сыграли дурную шутку. Люди нажимают кнопку, им вываливается куча цифр, они их принимают как данность. Всё, что находится внутри модели Х.Ф., «наблюдаемыми» не являются.

Мне удивительно, что приходится объяснять прописные истины, но мне нравится упорство некоторых граждан. Надеюсь, что никого не обидел. Искренне ваш …

[VTur]

VTur заели не столько химики, сколько коллеги-физики ...

Как раз наоборот. Мне наши физики постоянно трындят- «не связывайся с химиками, не пытайся им ничего объяснить, пусть они в своих книгах и журналах пишут что хотят, это их журналы и книги, будешь выступать на их конференциях или писать в их журналы, пиши их языком, используй их термины, должна пройти смена поколений и т.д.». Да только смена поколений прошла, а эти профессора воспроизводят сами себя в своих доцентах. Я то, уже привык, и дело не во мне. Два простых примера. Первый, не по делу.
Читаю лекции по биофизике. Говорю, что пассивный транспорт – движение частиц против градиента концентрации, идущий с затратами свободной энергии Гиббса. По градиенту самопроизвольно ничего двигаться не может, поэтому в активном транспорте – движению по градиенту – приходится затрачивать очень много энергии (АТФ). Б…! Они приходят на физиологию и слышат всё с точностью до наоборот. Что они думают, я вам не скажу.
Второй пример. Весь 4 курс у физиков идут кванты. Во втором семестре начинаются спецкурсы по квантам. Преподаю спецкурс - квантовую механику молекул. Всё нормально. Они приходят к нам в аспирантуру, им даешь книги по квантовой химии, они их читают – глаза круглее 6 копеек. Говоришь – ну вот так, ничего не поделать, из физиков тут книги пишет только академик Грибов, привыкайте.

Никакого снобизма. Пытаюсь состыковать позиции.

[Marxist]

Читаю лекции по биофизике. Говорю, что пассивный транспорт – движение частиц против градиента концентрации, идущий с затратами свободной энергии Гиббса. По градиенту самопроизвольно ничего двигаться не может, поэтому в активном транспорте – движению по градиенту – приходится затрачивать очень много энергии (АТФ). Б…! Они приходят на физиологию и слышат всё с точностью до наоборот. Что они думают, я вам не скажу.

Ну да, потому что вы читаете неверно. Терминология в биологии и физике отличается, и это надо понимать.

[Marxist]

Всё, что находится внутри модели Х.Ф., «наблюдаемыми» не являются.

Вы смешиваете наблюдаемость и существование, чего делать нельзя.

[VTur]

Читаю лекции по биофизике. Говорю, что пассивный транспорт – движение частиц против градиента концентрации, идущий с затратами свободной энергии Гиббса. По градиенту самопроизвольно ничего двигаться не может, поэтому в активном транспорте – движению по градиенту – приходится затрачивать очень много энергии (АТФ). Б…! Они приходят на физиологию и слышат всё с точностью до наоборот. Что они думают, я вам не скажу.

Ну да, потому что вы читаете неверно. Терминология в биологии и физике отличается, и это надо понимать.

Мы используем две разные математики?
А как же опыты с гигантским аксоном кальмара и Уссинга? Это ж классика.

[VTur]

Всё, что находится внутри модели Х.Ф., «наблюдаемыми» не являются.

Вы смешиваете наблюдаемость и существование, чего делать нельзя.

Вот чего мне больше всего не хотелось, так это давать ссылки на нашу вики (ощущения, что её пишут аспиранты первого года), но привожу
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0% ... 0%B0%D1%8F
Наблюдаемые - это то, что можно измерить, грубо говоря, данные получаемые при каких-либо измерениях. Ненаблюдаемые измерить нельзя.
Текст в ней править не стал, ибо лень.

[Marxist]

Как измеримость соотносится с существованием?

Текст в ней править не стал, ибо лень.

Из-за таких, как вы, у нас в стране и разваливается образование.

[VTur]

Зато я двумя руками поддерживал написание местной энциклопедии. Но ничего не обещал, а многие обещали, но сделали. Чем у тяги спать, лучше бы доброе дело сделали.

[Marxist]

какой смысл писать местную, если все полезут всё равно в педивикию?

[Droog_Andrey]

В физике есть постулат – мнимые числа и комплексные функции физического смысла не имеют.

В физике нет такого постулата.

[Himera]

Наверное, это постулат новой физики от VTur.

Если же вычленять крупицы смысла из потока праведного гнева вперемешку с лекцией по квантовой химии, то я полностью поддерживаю исследовательскую программу "анализировать только электронную плотность". Более того, я всячески одобряю людей, которые развивают соответствующие методы и показывают их преимущества, а не просто хаят всех остальных с высоты собственного знания (на всякий случай: я не имею в виду VTur, с которым незнаком; но в российском квантовохимическом сообществе хватает любителей сбросить что-нибудь с "парохода современности"). Одна из серьёзных проблем Бейдеровской концепции -- невозможность толком разделить электроны на валентные и остовные, не говоря уже о том, чтобы сказать, где именно находится заряд, имеющий отношение к химическому поведению молекулы. Картинки HOMO/LUMO рисуют не только потому, что красивые, но и ради реальной, полезной информации, которую нельзя получить из других методов с той же степенью наглядности.

Преподаю спецкурс - квантовую механику молекул. Всё нормально. Они приходят к нам в аспирантуру, им даешь книги по квантовой химии, они их читают – глаза круглее 6 копеек. Говоришь – ну вот так, ничего не поделать

У меня такой вопрос (безо всякой иронии): а зачем Вы вообще этим занимаетесь? Почему кафедра общей физики работает над квантовохимическими расчётами органических молекул вместо того, чтобы заниматься физикой?

[зыркало1]

Недаром мои знакомые-физики интересовались, с какого перепрыгу химики выбрал их всех квантовых чисел только спин...
Вот незадача...

[EvgeniX]

Вообще-то в квантовой химии понятия спина вообще нет =)
А ЯМР (теоретическая основа которой является квантовая механика) это больше физика.

[Droog_Andrey]

Кстати, физический смысл могут иметь величины не только из двух компонентов (комплексные), но и более сложные: например, тензор энергии-импульса.

Никакого снобизма. Пытаюсь состыковать позиции.

Для того, чтобы состыковывать позиции, нужно полностью их представлять. Большинство Ваших оппонентов в этой теме вовсе не спорят с тем, что орбитали в молекулах - лишь элементы модели, являющейся приближением весьма далёкого порядка. Однако из этого вовсе не следует, что эти элементы модели не коррелируют с реальностью. Эти корреляции есть, и зачастую они весьма и весьма хороши. Данный факт недвусмысленно указывает на объективное существование элементов реальности, информация о которых этими элементами модели представлена. Например, можно экспериментально подтвердить существование неподелённой электронной пары на трёхвалентном азоте.

Ваше же негодование по поводу применения этих моделей похоже на негодование физика, услышавшего по радио в прогнозе погоды фразу "давление 750 миллиметров". Мол, как это - давление в миллиметрах? Оно должно быть в Паскалях! Но человеку, понимающему суть, очевидна эта условность и границы её применения.

Поэтому не стоит думать, что все тут поголовно наивны и, говоря об орбиталях, искренне верят в то, что отдельные электроны расселены по ним, как студенты по комнатам в общаге. Такую аналогию я, например, тоже использую при объяснении детям квантовых чисел, но при этом обязательно поясняю, что это всего лишь орбитальная модель атома, рассматривающая сплошное электронное облако как совокупность отдельных слагаемых, потому что так оказывается удобнее по таким-то и таким-то причинам. Неужели Вы станете требовать, чтобы это пояснение давалось каждый раз при упоминании слова "орбиталь"? Это то же самое, что требовать от диктора радио каждый раз давать определение понятию "миллиметр ртутного столба".

Надеюсь, мы друг друга поняли

[VTur]

В физике есть постулат – мнимые числа и комплексные функции физического смысла не имеют.

В физике нет такого постулата.

Мы с Вами слушали разные курсы "Истории и методологии физики", хотя, казалось бы, программа стандартная, утверждена министерством. Но это я понял, когда Вы пытались закрыть кванты, целиком построенные на теории вероятностей с их спутанными состояниями, принципом дополнительности и т.д; мезоскопику с её теорией флуктуаций; "нечеткую логику" с её нейронными сетями; да и старика Эйнштейна с его парадоксом близнецов и относительностью одновременности. Помните о чём это я? Я всё просил дать мне определение, а Вы и еще один форумчанин утверждали , что всё написано и дважды писать не собирались.
Обычно на это утверждение

В физике есть постулат – мнимые числа и комплексные функции физического смысла не имеют.

математики заводятся с пол-оборота. Для них все числа в природе - комплексные, потому что это поле замкнуто. Вы математик?
Относительно постулата, Вы ошибаетесь. Он звучит просто - все наблюдаемые суть действительные числа. Из-за этого, из всех линейных операторов, описывающих физические величины, приходится отбирать только эрмитовы операторы. Пояснить почему?
Давайте, я Вам что-нибудь подарю. А то Вы мои просьбы не выполняете.

Karnap_inf_Filosofskie.osnovania.fiziki.rar

http://rutube.ru/tracks/2994444.html?v= ... art=286880

[Marxist]

В физике есть постулат – мнимые числа и комплексные функции физического смысла не имеют.

Относительно постулата, Вы ошибаетесь. Он звучит просто - все наблюдаемые суть действительные числа.

Вы что, серьёзно считаете, что здесь написано одно и то же? Да вы, батенька, только что всю формальную логику закрыли.

[VTur]

Наверное, это постулат новой физики от VTur.

Нет, не претендую.

Одна из серьёзных проблем Бейдеровской концепции -- невозможность толком разделить электроны на валентные и остовные, не говоря уже о том, чтобы сказать, где именно находится заряд, имеющий отношение к химическому поведению молекулы.

Вам нужна модель ELF

Фуентелба Понимание и использование ELF.pdf

(см. monosynaptic basin, disynaptic basin и т.д.).

Одна из серьёзных проблем Бейдеровской концепции -- невозможность толком разделить электроны на валентные и остовные, не говоря уже о том, чтобы сказать, где именно находится заряд, имеющий отношение к химическому поведению молекулы.

В физике есть постулат. Электроны (и любые квантовые частицы) не просто неразличимы, они тождественны. Из-за этого в принципе не существует возможности разделить электроны на валентные и остовные каким-либо физическим способом. Поэтому идут другим путем. Берут электронную плотность и начинают огрублять модель. При некоторой степени огрубления методами математической статистики можно отбросить часть значимых слагаемых и получить модель ELF. Однако это очень грубое приближение, поэтому интерес понемногу угасает. Кроме того, не удалось для неё создать серьёзный математический аппарат, к тому же, она экспериментально не проверяема. Если сильнее огрубить, получите модель VSEPR.

[VTur]

Одна из серьёзных проблем Бейдеровской концепции -- невозможность толком разделить электроны на валентные и остовные, не говоря уже о том, чтобы сказать, где именно находится заряд, имеющий отношение к химическому поведению молекулы.

В модели Бейдера никаких грубых приближений нет. Создан полный математический аппарат, есть экспериментальная проверка. В последние годы они сумели вывести всю свою модель из метода наименьшего действия Швингера. Теперь это строгая физическая количественная теория. Я не понимаю, почему она так не нравится химикам.

Что Вы имеете в виду под словом "где находится заряд"?