Поддержать программу
ПостНаука на Дожде
15:39
27 августа
Наука

Гонка наук: как химики спровоцировали открытие квантовой механики, одной из основ современной физики

Химик Артем Оганов об истории появления квантовой механики, уравнении Шрёдингера и танце электронов
1 693
0
Купите подписку, чтобы посмотреть полную версию.
Вы уже подписчик? Войдите

Купить за 1 ₽

подписка на 10 дней
Варианты подписки
Что дает подписка на Дождь?
Расписание
Следующий выпуск
30 сентября 16:00
суббота: 16:00
воскресенье: 02:00, 16:00
понедельник: 02:00

Ученые-химики долгое время пытались объяснить ключевые понятия валентности и химической связи, в какой-то момент им это удалось, и это привело к образованию одного из самых важных разделов физики ― квантовой механики. Об этом рассказал химик Артем Оганов.

Больше лекций и видеороликов смотрите на сайте проекта «ПостНаука»

Фото: depositphotos.com

Химия формировалась как эмпирическая наука, основу которой составило понятие о валентности, формировавшееся практически весь XIX век, начиная с закона кратных отношений Дальтона (вообще-то, фамилия правильно произносится Долтон). Начиная с его закона кратных отношений, который определял соотношение атомов в молекуле (то, что мы называем стехиометрией), и с последующих работ таких ученых, как Кекуле, понятие валентности сформировалось в XIX веке. Второй основой систематизации химического знания явилась Периодическая таблица Дмитрия Ивановича Менделеева. Если вдуматься, периодический закон Менделеева и таблица Менделеева являются исключительно смелыми открытиями, пророческими для своего времени. Можно сказать, это самое великое открытие, которое когда-либо сделано или будет сделано в химической науке. Это основа основ.

В 1916 году знаменитыми американскими учеными Гилбертом Льюисом и Ирвингом Ленгмюром были сформулированы первые попытки ― тоже пророческие ― понимания того, что собой представляет валентность и химическая связь. Они предположили, что в химической связи первую скрипку играют неспаренные электроны атомов, когда образуется то, что мы сейчас называем ковалентной химической связью: неспаренные электроны (по одному от каждого атома) взаимодействуют друг с другом, образуя электронную пару, которая обеспечивает химическую связь.

Первая квантово-механическая попытка понимания того, что собой представляет атом, была сделана Нильсом Бором. Но эта попытка была не вполне успешной. Бору удалось корректно рассчитать электронный спектр атома водорода. Но боровская модель была физически неверна, и для других атомов она уже не давала правильных результатов. Согласно Бору, в центре атома было ядро, практически точечный заряд, вокруг которого по круговым орбитам, как планеты вокруг Солнца, двигались электроны. Почему электроны двигались по круговым орбитам, почему они не падали, как вроде бы должно было быть, Бор не знал. Он это просто постулировал. Понять это удалось лишь тогда, когда были заложены основы, дополнительные положения квантовой механики.

Полная версия доступна только подписчикам. Подпишитесь: