Relativistik Kuantum Kimyası
Ağır elementler için iç elektronlar yeterince hızlı hareket ettiğinden, relativistik etkiler kimyayı yeniden şekillendirmektedir ve relativistik kuantum kimyası bu etkileri moleküler hesaplamalara dahil etmektedir.
Tanım
Ağır element bileşiklerinin doğru tanımlanması için temel olan, elektronik yapı üzerindeki relativistik etkileri hesaba katan kuantum kimyası dalıdır.
Kapsam
Özel göreliliğin kimyasal sonuçlarını, skaler relativistik etkileri ve spin-yörünge kenetlenmesini, dört bileşenli Dirac formalizmini, Douglas-Kroll-Hess ve ZORA gibi iki bileşenli ve yaklaşık şemaları ve yaygın olarak kullanılan relativistik etkin çekirdek potansiyellerini kapsamaktadır. Altının renginden cıvanın ataletine kadar çeşitli olguları açıklamaktadır.
Temel sorular
- Relativistik etkiler ağır elementler için kimyasal olarak neden önemlidir?
- Skaler relativistik etkiler ve spin-yörünge kenetlenmesi sonuçları açısından nasıl farklılık göstermektedir?
- Dört bileşenli, iki bileşenli ve etkin çekirdek potansiyeli yaklaşımları, titizliği maliyetle nasıl takas etmektedir?
- Hangi bilindik olgular görelilikle açıklanmaktadır?
Temel kuramlar
- Değerlik elektronları üzerindeki relativistik etkiler
- İç yörüngelerin relativistik büzülmesi ve kararlı hale gelmesi, değerlik yörüngelerini dolaylı olarak genişletmekte ve kararsızlaştırmakta, ağır element kimyasında bağlanmayı, enerjiyi ve özellikleri değiştirmektedir.
- Yaklaşık relativistik Hamiltoniyenler
- Douglas-Kroll-Hess ve ZORA gibi iki bileşenli yöntemler ve relativistik etkin çekirdek potansiyelleri, baskın relativistik etkileri tam dört bileşenli Dirac yaklaşımından çok daha düşük maliyetle yakalamaktadır.
Klinik önem
Relativistik yaklaşım, ağır ana grup elementleri, geçiş metalleri, lantanitler ve aktinitlerin kimyası için vazgeçilmezdir; zira bu yaklaşım, spektrumları, redoks davranışını, katalizi ve ağır atomlar içeren malzemelerin özelliklerini belirlemektedir.
Tarihçe
Göreliliğin sıradan kimyayı etkilediği anlayışı 1970'lerde Pyykkö ve diğerlerinin relativistik etkileri sistemleştirmesiyle gelişmiştir; etkin çekirdek potansiyelleri ve Douglas-Kroll-Hess ve ZORA gibi iki bileşenli Hamiltoniyenler daha sonra relativistik hesaplamaları rutin hale getirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Pekka Pyykkö
- Markus Reiher
- Bernd Hess
- Paul Dirac
İlgili konular
Temel eserler
- reiher2014
- pyykko2012
Sıkça sorulan sorular
- Altın neden sarıdır ve cıva neden sıvıdır?
- Her ikisi de relativistik etkilerin klasik sonuçlarıdır: yörüngelerin relativistik büzülmesi altının soğurmasını görünür bölgeye kaydırmakta ve cıvadaki metalik bağlanmayı zayıflatarak erime noktasını düşürmektedir.
- Relativistik etkiler ne zaman göz ardı edilebilir?
- Hafif elementler için genellikle ihmal edilebilecek veya parametrelere dahil edilebilecek kadar küçüktürler, ancak daha ağır geçiş metallerinden itibaren temel hale gelmekte ve en ağır elementler için baskın olmaktadırlar.