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

7185. Статистичний аналіз фінансового стану підприємства 63 KB
  Тема:Статистичний аналіз фінансового стану підприємства. Фінансовий аналіз: сутність, мета та основні методи. Аналіз прибутку та прибутковості. Основні фінансові коефіцієнти. 2. Позитивний фінансовий результат діяльності під...
7186. Планування погашення довгострокової заборгованості 62 KB
  Тема: Планування погашення довгострокової заборгованості. Сутність статистичного аналізу довгострокової заборгованості. Погашення позички одноразовими платежами. Основні методи погашення основного боргу. Заборгованість...
7187. Генерирование случайных чисел с различными законами распределения на основе случайных чисел с равномерным распределением 207.53 KB
  Генерирование случайных чисел с различными законами распределения на основе случайных чисел с равномерным распределением название лабораторной работы Этапы задания и результаты их реализации. 1. Сгенерировать последовательность случайных чисел, подч...
7188. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ КОЛЕСА МЕТОДОМ КОЛЕБАНИЙ 151 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОМЕНТА ИНЕРЦИИ КОЛЕСА МЕТОДОМ КОЛЕБАНИЙ Цель работы: Определение характеристик колебательного движения колеса, момента инерции колеса и сравнение его с теоретическим расчётом. Оборудование: экспериментальная установка,...
7189. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ВОЗДУХА, СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА МОЛЕКУЛ И ИХ ЭФФЕКТИВНОГО ДИАМЕТРА 226.5 KB
  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ВОЗДУХА, СРЕДНЕЙ ДЛИНЫ СВОБОДНОГО ПРОБЕГА МОЛЕКУЛ И ИХ ЭФФЕКТИВНОГО ДИАМЕТРА Цель работы: Определение вязкости воздуха, средней длины свободного пробега молекул и их эффективного диаметра с использованием легко измеряемых ...
7190. Поняття та особливості валютного контролю 559 KB
  Поняття та особливості валютного контролю Відповідальність за порушення валютного законодавства 1. Важливим видом фінансового контролю є валютний контроль - контроль за дотриманням валютного законодавства при здійсненні валютних операцій за участю р...
7191. Вивчення модифікаційної мінливості довжини та ширини листкової пластинки берези білої (Betula alba) 231 KB
  Тема: Вивчення модифікаційної мінливості довжини та ширини листкової пластинки берези білої (Betula alba) Розділ І. Теоретична частина. Модифікаційна мінливість. Модифікаційна мінливість - це мінливість. Яка виникає внаслідок впливу факторів зо...
7192. Генетика з біометрією. Робочий зошит для лабораторних робіт 2.76 MB
  Робочий зошит для лабораторних робіт з дисципліни Генетика з біометрією для студентів ІІ курсу біолого-технологічного факультету Зміст МОДУЛЬ № 1 Цитологічні основи спадковості ЗАНЯТТЯ №1. Вступ. Методи дослідження в генетиці ЗАНЯТТЯ №2. Будова кліт...
7193. Психолого-педагогічні основи діяльності працівників пожежної охорони 704 KB
  Вступ Мета, завдання та зміст курсу Психолого-педагогічні основи діяльності працівників пожежної охорони його місце у змісті пожежної освіти. Значення психолого-педагогічних знань для спеціаліста пожежної охорони. В умовах глобальних зрушень в...