89664

КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОЭНЕРГЕТИКИ

Доклад

Биология и генетика

Что же касается связанных частиц то есть частиц движущихся в ограниченном пространстве в пределах атома или молекулы то решение уравнения Шредингера для этого случая возможно только при некоторых определенных значениях энергии. Это означает что связанная частица может иметь только дискретные значения энергии которые называются собственными. В этой связи электроны атомов характеризуются комбинацией квантовых чисел: Схема уровней энергии молекул является гораздо более сложной чем у атомов. При поглощении молекулой энергии могут...

Русский

2015-05-13

67.7 KB

0 чел.

КВАНТОВОМЕХАНИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОЭНЕРГЕТИКИ

Основные понятия квантовой механики

Успехи последних десятилетий в изучении живого организма на молекулярном и субмолекулярном уровнях, позволили проникнуть в молекулярные механизмы его строения и энергетического обеспечения. Квантовая механика представляет собой раздел физики (математики), описывающий общие закономерности движения и взаимодействия микрочастиц. В классической механике четко разграничивают два вида движения:

1. Корпускулярное.

2. Волновое

Для корпускулярного движения характерно то, что объект движется по вполне определенной траектории, и в каждый конкретный момент времени имеет четкую локализацию в пространстве. Для волнового движения, наоборот, характерна делокализация в пространстве. Применительно к волне нельзя сказать, что она находится в данной точке пространства, и не имеет смысла говорить о траектории волны. Применительно к микрочастицам применяют диалектический дуализм, рассматривая их и как частицы, и как волны, то есть, имеет место корпускулярно-волновой дуализм (волны де Бойля). В квантовой механике, уравнение Шредингера играет важную роль, как и второй закон Ньютона в классической механике, и уравнение Максвелла в электродинамике. Уравнение Шредингера в квантовой механике является исходным, основополагающим. И пока оно не выведено из других соотношений. Справедливость этого уравнения доказывается только тем, что выводы, полученные с помощью его, находятся в хорошем соответствии с экспериментальными результатами.

Решения уравнения Шредингера показали, что только свободно движущиеся частицы могут иметь любую энергию. Что же касается связанных частиц, то есть, частиц, движущихся в ограниченном пространстве (в пределах атома или молекулы), то решение уравнения Шредингера для этого случая возможно только при некоторых определенных значениях энергии. Это означает, что связанная частица может иметь только дискретные значения энергии, которые называются собственными. В этой связи электроны атомов характеризуются комбинацией квантовых чисел:

Схема уровней энергии молекул является гораздо более сложной, чем у атомов. Это связано с тем, что в молекулах возможны, помимо движения электронов вокруг ядра, также колебательные и вращательные движения.

При колебательных движениях периодически изменяются относительные расположения ядер в молекуле.

При вращательных движениях изменяется положение в пространстве молекулы, как целого.

Полная энергия молекулы складывается из трех частей:

Вклад каждого вида движения в полную энергию не одинаков, то есть:

Необходимо заметить, что колебательное и вращательное также квантуется.

При поглощении молекулой энергии могут изменяться все виды энергии, поэтому полное изменение энергии будет иметь вид:

Вклад каждой составляющей – неодинаков:

Системы энергетических уровней молекулы представляют собой совокупность далеко отстоящих друг от друга электронных уровней, при этом каждому электронному уровню соответствует набор близкорасположенных колебательных уровней, а каждому колебательному уровню соответствует совокупность еще ближе расположенных вращательных уровней. Упрощенно графически это можно представить так:

Изменение электрической энергии связано с поглощением или с испусканием кванта энергии, видимой или ультрафиолетовой (УФ) области спектра.

Наряду с электронной энергией при этом процессе могут изменяться и. Поэтому, данному электронному переходу в спектре соответствует не одна линия, а ряд близко расположенных линий, которые образуют полосу. В случае простых молекул при наблюдении спектра приборами большой разрешающей силы, видны линии, составляющие полосу. В сложных молекулах обычно наблюдается несколько довольно широких полос. Такие спектры называют электронно-колебательно-вращательными. Они характеризуют молекулу в целом, и их используют для идентификации вещества.

При поглощении молекулой не большой порции энергии, не изменяется, тогда, как и могут возрасти. Колебательным переходам соответствует поглощение в близкой ИК (инфракрасной) области спектра (). При данном изменении колебательной энергии получается полоса, характеризующая колебательно-вращательный спектр. Эти спектры широко используются для изучения сложных молекул. Многие группы, входящие в сложные молекулы, характеризуются вполне определенными частотами колебательных переходов. Эти переходы имеют место при поглощении энергии в далекой ИК области спектра (). Изучая все эти спектры, можно получить достоверную информацию о строении сложных молекул. А это, в свое время, позволяет по базовым данным осуществить из идентификацию.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41032. Поняття та особливості сучасного міжнародного права 88.5 KB
  Проблема визначення міжнародного права. Характерні риси міжнародноправової системи в порівнянні з внутрішньодержавною системою права. Функції міжнародного права.
41033. Суб’єкти міжнародного права 80.5 KB
  Держава як основний суб’єкт міжнародного права. Україна як суб’єкт міжнародного права. Правосуб’єктність вторинних суб’єктів міжнародного права: а націй і народів що борються за свою незалежність; б міжнародних організацій; в державоподібних утворень; г фізичних осіб; д транснаціональних компаній.
41034. Теоретичні основи дослідження національної культури 149.5 KB
  Теоретичні основи дослідження національної культури Поняття культури та її структури Культурологія як наукова дисципліна Становлення української культурологічної думки. З точки зору історії культури якій власне і присвячено цей посібник поняття культура†використовують при характеристиці історичних епох середньовічна культура чи пам'яток археологічна культура характеристиці суспільств та регіонів європейська культура характеристиці народів кожен з яких створює неповторний культурний простір українська культура....
41035. Надзвичайні ситуації мирного й воєнного часів, їхній вплив на життєдіяльність населення України 34.5 KB
  Запобігання надзвичайним ситуаціям природного і техногенного характеру ліквідація їх наслідків максимальне зниження масштабів втрат та збитків перетворилося на загальнодержавну проблему і одне з найважливіших завдань органів виконавчої влади і управління всіх рівнів.1 Класифікація надзвичайних ситуацій Відповідно до характеру походження подій що можуть зумовити виникнення НС на території України розподіляються: надзвичайна ситуація НС порушення нормальних умов життя і діяльності людей на об’єкті або території спричинене аварією...
41036. Структура національної культури. Українська культура як цілісна система 71 KB
  Структура національної культури. Українська культура як цілісна система Структура національної культури Українська культура як цілісна система Характерні риси сучасної світової культури 1. Проблема систематизації культури і розкриття її структури є досить складною. На цій підставі в культурі правомірно виділяти світову і національну культури.
41037. Джерела української культури 62.5 KB
  Протослов'янське населення території давньої України 2. Територія заселена трипільцями пролягала від Словаччини та Румунії до Слобідської України від Чернігова до Чорного моря. Тут жили зокрема пращури слов'ян – місцеві землеробські племена. Питання походження східних слов'ян і на сьогодні є недостатньо вивченим.
41038. Культура Київської Русі: християнське підґрунтя української культури 66 KB
  Культура Київської Русі: християнське підґрунтя української культури План: 1. Християнізація Русі як чинник нових культурних зрушень 2. Мистецтво Київської Русі як утілення світогляду релігійної та естетичної свідомості. Культура Київської Русі – видатне явище світової середньовічної культури.
41039. Духовна культура українського народу ХІV – першої половини XVІІ століття 62 KB
  Розєднаність українських земель відсутність єдиного політичного центру спустошливі турецькотатарські набіги іноземний гніт спричинили складні процеси в розвитку української культури XIV– XVI ст. Довгий час православна церква залишалася для українського населення єдиним осередком національної самобутності духовності й культури. Складна соціальнополітична ситуація що склалася в польськолитовську добу в Україні істотно позначилася на розвитку української культури. Вказані особливості притаманні усім сферам української культури періоду...
41040. Українська культура козацької доби 60 KB
  Українська культура козацької доби Нові процеси у духовному житті Наука і освіта козацької доби Специфіка національного варіанту бароко Еволюція образотворчого мистецтва Барокова архітектура Саме козацькі часи в історії України називають добою Бароко маючи на увазі не лише мистецький стиль а значно ширше духовне поняття: світовідчуття. Українське Бароко виявилося співзвучним історичному часові що переживав народ і тому так повно виразило і його філософію і психологію й естетику. Більш того національний варіант бароко в...