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

74411. Заложение и развитие листа 29.5 KB
  Сначала его клетки делятся во всех трех направлениях и зачаток листа растет в толщину и высоту. Довольно рано рост в толщину прекращается и зачаток листа становится плоским. Вначале зачаток листа не разделен на части но вскоре можно различить две части верхнюю и нижнюю причем верхняя апикальная первое время растет быстрее нижней базальной.
74412. Заложение прокамбия и типы строения стеблей 46.5 KB
  Закладывается замкнутое кольцо прокамбия. Довольно часто внутрь от первичной ксилемы часть прокамбия дифференцируется в дополнительные участки внутренней флоэмы барвинок Vinc вьюнок Convolvulus и др. При таком заложении прокамбия листовые следы могут быть совсем незаметны а могут быть хорошо выражены.
74413. Перидерма и корка корней 26 KB
  Клетки экзодермы паренхимы первичной коры и эндодермы не могут обеспечить такого интенсивного разрастания и первичная кора при этом разрывается и разрушается. Перед сбрасыванием первичной коры в более глубоких слоях образуется перидерма. Из двулетних растений с мясистыми корнями многие в том числе морковь образуют перидерму; в корнях других растений например свеклы феллоген не закладывается: происходит лишь подкрепление кольца толстостенной эндодермы путем отложения утолщений на стенках клеток первичной коры примыкающих к эндодерме а...
74414. Перидерма 48 KB
  В силу плотного смыкания клеток пробки заполнения их полостей воздухом обладающим как известно очень слабой теплопроводностью и наличия в оболочках клеток суберинового слоя очень слабо проницаемого для воды и воздуха пробка предохраняет стволы и ветви от излишней потери воды за счет испарения и от резких температурных колебаний. Кольцо феллогена в большей своей части состоит из плотно сомкнутых живых паренхимных клеток имеющих на поперечном разрезе форму прямоугольника относительно малого радиального размера а на продольном...
74415. Покровные ткани 52 KB
  Кожица состоит из плотно сомкнутых клеток имеющих в плане у большинства растений более или менее извилистые очертания рис. У некоторых растений например у многих злаков кожица состоит из клеток нескольких типов рис. Оболочка эпидермальных клеток утолщается обычно неравномерно: в каждой клетке наиболее толста наружная стенка боковые стенки несколько тоньше внутренняя сравнительно тонка. Боковые и внутренние стенки клеток обычно имеют поры рис.
74416. ПРОВОДЯЩИЕ ПУЧКИ 36 KB
  Проводящие пучки нередко включают и иные ткани живую паренхиму млечники склеренхиму. Проводящие пучки сопровождаемые примыкающими к ним тяжами механической ткани обычно склеренхимы называются сосудисто-волокнистыми или армированными проводящими пучками. Проводящие пучки тянутся на значительном протяжении вдоль органа; ответвлениями и перемычками анастомозами они связываются в трехмерную сетку.
74417. МЕХАНИЧЕСКИЕ ТКАНИ - АРМАТУРА, ИЛИ СТЕРЕОМ 43 KB
  Эта ткань состоит из толстостенных клеток прозенхимной формы с заостренными концами с немногочисленными узкими простыми щелевидными порами в оболочке расположенными длинной осью под острым углом к продольной оси клетки рис. Сформировавшись клетки склеренхимы обычно теряют живое содержимое и их полости заполняются воздухом. Клетки склеренхимы называют еще толстостенными волокнами или просто волокнами.
74418. Бесполое и половое размножение мхов 33.5 KB
  Оплодотворение возможно лишь в воде часто покрывающей невысокие дерновинки мхов. Оплодотворенная яйцеклетка покрывается оболочкой начинает тотчас же делиться и дает спорофит сидящую на ножке коробочку который у мхов имеет специальное название спорогоний; в клетках его находится диплоидное число хромосом рис. Вначале из спор у лиственных мхов вырастают ветвистые нити похожие на водоросли и называемые протонемой; на них образуются почки каждая из которых может дать листостебельный мох развивающий впоследствии снова половые органы ...
74419. Образовательные ткани 37 KB
  В отличие от животных высшие растения растут и образуют новые клетки в течение всей своей жизни, хотя обычно с некоторыми перерывами. У многих растений средних широт, например, перерывы (периоды покоя) обусловливаются наступлением зимнего периода покоя.