שְׁאֵלָה:
האם קיים עיקרון מאסטר כלשהו בכימיה, כמו תורת האבולוציה בביולוגיה?
user26143
2014-06-02 11:30:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

השאלה היא על הופעה ורדוקציוניזם.

למעט כמה יוצאים מן הכלל, כגון חומר אפל, ניתן היה לשחזר את רוב התופעות בטבע מהמודל הסטנדרטי ומהיחסות הכללית בדיוק רב. עד לסולם פלאנק, אין שום עקביות בין תורת היחסות הכללית לתורת הקוונטים באמצעות תיאוריה יעילה. עם זאת, ברמת מורכבות שונה, עשוי להופיע עיקרון חדש. דוגמה אחת היא תורת האבולוציה בביולוגיה.

האם קיימת תורת-מאסטר דומה בכימיה המשתווה לאבולוציה בביולוגיה?

כאן פירוש תורת המאסטר שהתהווה:

  1. זה לא רק חישוב ab initio (הופעה). כאן איכללתי את הגאוס המתואם במפורש.

  2. התיאוריה תקפה באופן כללי. לא כמו עקרון 8- ו / או 18-אלקטרונים ו / או VSEPR ו / או טבלה מחזורית, אנו יודעים שיש הרבה יוצאים מן הכלל.

  3. התיאוריה צריכה לייצר ניבויים שניתנים לבדיקה, אני מקווה שכמותית. כאן איכללתי את ה- QTAIM של באדר במתכונתו הנוכחית. אטום במולקולה וסוגי קשרים כימיים הם בכל מקרה לא נצפים. אפשר לראות מתאם כלשהו בין לפלציאן בנקודה קריטית בקשר עם תכונות מולקולריות אחרות, ולעשות טיעון הולם או מנופף ביד. יחס מתאים כזה יכול להיות שימושי. עם זאת, זהו הולם, לא נגזרת מהעקרון שלו. אני לא רואה בזה חיזוי.

  4. אין לגלות את התיאוריה בפיזיקה של חומר מעובה. כאן איכללתי את שבירת הסימטריה הספונטנית.

  5. אני לא מצפה לאמירה כמו, אין עיקרון ראשי בכימיה הוא עיקרון המאסטר בכימיה.

כימיה היא הרחבה של הפיזיקה. כשרואים כיצד הוצאתם את התיאוריה המוגדרת בקפדנות כזו המאפשרת חישוב כמותי, והתעלמתם גם מהעובדה ש- QTAIM של באדר נגזר מהייצוג הבסיסי של שווינגר את מכניקת הקוונטים, אני ממש לא רואה מה נותר כדי ליצור תורת מאסטר. . לפחות השלכת את כלל האוקטט, ובתקווה גם היפר-ערכיות והשתתפות במסלול d.
QTAIM עוסק, בין היתר, במאפיינים הטופולוגיים של צפיפות האלקטרונים, במיוחד אלה הכוללים אינטראקציות להורדת אנרגיה (מליטה!) בין אטומים (דברים שניתן לזהות מכיוון שיש להם אותם תנאי גבול העולים בקנה אחד עם QM, ואפשר לבצע למעשה את הזיהוי הזה). המקום הטוב ביותר לראות אותו בפעולה הוא בקריסטלוגרפיה, שם עקיפה של רנטגן יכולה לראות את צפיפות האלקטרונים ברזולוציה גבוהה מספיק כדי לזהות דברים כמו נקודות קריטיות.
מה אתה מנסה לעשות, אלוהים את העתיד? אם יש לך שאלה, הערך את מערכת A (ניבא את מאפייניה), ואז הערך את מערכת B (ניבא את מאפייניה), ואז יש לך את A-B (השינוי החזוי). בין אם A או B נצפו בפועל הוא די לא חשוב, בגלל כוח הניבוי של מכניקת הקוונטים.
אבל מה אתה מנסה לחזות? חיזוי של מוצר / מנגנון כימי עקב שימור הסימטריה של המדינה? ובכן אין ספק. כזכור, תמונת ה- MO נוצרה ברגע שכבר ידועה הסימטריה הממלכתית. כמעט לא תחזית. כמו כן, אני יכול לכתוב תמונות MO איכותניות שגויות (אם כי תקפות!), הנכונה נמצאת באמצעות תצפית ו / או חישוב. איך זו תחזית?
נהדר, הגענו להסכמה שהחיזוי מקודד בחישוב, שכמובן מרותק בפרטים הגוריוניים של מכניקת הקוונטים. הנחתי את מכניקת הקוונטים כ"עקרון המאסטר ". בנושא השני, הייתי מפריד בין שאלת התועלת / התועלת והאמיתות / האמת. למרות שהופמן עשוי לחקור את הראשון, הוא בהחלט מעולם לא חקר את האחרון. (שוחחתי עם RH ו- R.F.W.B. לאורך זמן.)
מה דעתך על סתירה? אני יכול להצביע על סתירות מרהיבות של תיאוריית ה- MO האיכותית, שנראה שאתה מחזיק בתור פרגון התחזית. אתה יכול למנות סתירה של QTAIM?
(הבעיה היא שאוכל להתחקות אחר שושלת הרטוריקה של התעקשות על "חיזוי" לא מוגדר חזרה לקורנל.) ניתן לחזות מתוך הבדל תיאורים שנקבע מתוך מושגים מדעיים שהוגדרו בקפדנות וניתנים למימוש. מכניקת קוונטים ומכניקה סטטיסטית הן "תיאוריות המאסטר" של הכימיה.
QTAIM אינו עקרון למזעור אנרגיה (אם כי הוא שייך לאותה תורת $ H \ Psi = E \ Psi $ כך שהוא יכול להיות סביב) - ניתן ליישם אותו לאחר הוק. אחת התחזיות שלה (?) היא ששני אטומים, שניתן להבחין בהם בקלות בהפרדה אינסופית, עדיין ניתן להבחין כאשר הם מובאים לקרבה. זאת בניגוד לתצוגה אחרת שבה אטומים כבר אינם ניתנים לזיהוי, רק מערכת על אחת גדולה עם מצב גבול כולל באינסוף. QTAIM הם חדשות מעולות לכימאים שחושבים ופועלים עם קבוצות פונקציונליות (אוספים קטנים של אטומים).
אני מרגיש שהשיחה שלנו קיבלה תפנית לטובה. :-) אולי מאפייני "מה טוב הוא QTAIM" ו"מה התכונות הניתנות לבדיקה שלו "יהפכו שאלה טובה לנפרדת מהנוכחית (וכנראה גם מעניינת רחבה).
@EricBrown זה יהיה נהדר אם אתה יכול לשאול שאלה בתשובה עצמית כדי לתפוס חלק מהדיון הזה, אם ה- OP לא מעוניין בכך.
בעתיד, עדיף לקיים דיונים מורחבים מסוג זה בצ'אט.
אני מעניין שהכללת את QTAIM, משום ש"אטום במולקולה וסוגים של קשרים כימיים הם בכל מקרה לא נצפים "ואילו אתה מזכיר תורת היחסות הכללית והמודל הסטנדרטי, שמבוססים על בלתי נצפים כגון זמן מעוקל, שדות קוונטיים וחלקיקים חשופים. מעניין גם להזכיר כי "עד סולם פלאנק, אין שום עקביות בין תורת היחסות הכללית לתורת הקוונטים באמצעות תיאוריה יעילה" כאשר תורת היחסות המיוחדת ומכניקת הקוונטים אינן עקביות זו בזו (תורת השדות הקוונטית נמנעת ומסתירה את הבעיות).
ארבע תשובות:
Nicolau Saker Neto
2014-06-03 06:29:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

יתכן שאתה מבקש משהו עמוק יותר למדי, וקשה למדי לדבוק בדרישות בשאלה, אך לאחר העריכה המעניינת של אריק שהראתה קצת מחשבה מחוץ לקופסה, המשכתי בדרכים האלה ועליתי עם כמה אפשרויות. אני אתן לך להחליט אילו (אם בכלל) מבצעים את הקיצוץ.

שני מועמדים טובים לעקרונות אב בכימיה עשויים להיות תורת בסיס חומצה ו הפחתה-חמצון תיאוריה . אני חושב שבסופו של דבר הם רק מדדים גסים במקצת למיקומים היחסיים בין HOMOs ו- LUMOs עבור מינים שונים, אך לאחר כמה מאות שנים של מחקר וטבלה מסוימת, הגענו לכללים כלליים עליונים להבנת ההתנהגות הכימית של סוגים גדולים של תרכובות, עם כוח ניבוי משמעותי, מבלי להיעזר בהכרח בחישובים מסובכים.

ה טבלה המחזורית עצמה יכולה גם לעבוד; לאלמנטים שונים יש קווי דמיון כימיים מסוימים המאפשרים לקבץ זה את זה. מנדלב השתמש במפורסם בזה כדי לחזות קומץ אלמנטים חדשים, כמו גרמניום (אם כי הוא גם ניבא כמה אלמנטים אחרים שלא נוצרו מעולם). עיקרון קשור שהוא פשוט אך בעל חשיבות רבה הוא שאלמנטים מאופיינים לחלוטין במספר הפרוטונים בגרעינים שלהם. כל אטום יחיד ביקום עם 79 פרוטונים בגרעין שלו הוא אטום זהב, לא משנה כמה נויטרונים ואלקטרונים קיימים.

כמו כן, אני תוהה אם היית סופר מטריאליזם כעקרון אב שהופיע בכימיה; כל חומר ביקום עשוי מאטומים (ללא ספירת חומר אפל). אם שני חומרים זהים, עליהם להיות עשויים מאותם סוגים ופרופורציות של אטומים באותן תצורות. אם שני חומרים שונים זה מזה, או שהאטומים שונים, או שהם קיימים בפרופורציות שונות, או שהם קיימים בתצורות שונות.

לבסוף, אני בעצמי הייתי כולל את כלל האוקטט כעיקרון ראשי. יש לו חורים רבים וישימות מוגבלת, אבל זה לא מוזר שמושג כל כך פשוט עובד בכלל . אני מוצא זאת דרך מפתיעה לדלג ביעילות על טונות של חישובים מכניים קוונטיים גרגירים, מה שמסייע לחינוך לכימיה להתחיל בבית הספר בסביבות גילאי 14-15.

Eric Brown
2014-06-02 13:17:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

מכניקת קוונטים ומכניקה סטטיסטית הן "תיאוריות המאסטר" של הכימיה. ניתן לחזות מהבדל של תיאורים שנקבעו מתוך מושגים מדעיים המוגדרים בקפדנות וניתנים למימוש.

ניתן לראות תרומות רלטיביסטיות במיוחד באלמנטים כבדים יותר.

עריכה: ברוח שאלתך, אולי אתה מחפש משהו שהתפתח מכימיה, שאולי לא היה ניכר ישירות בקהילת הפיזיקה. הייתי מציע שהמושג של קבוצה פונקציונלית - אוסף אטומים המתנהג באופן צפוי למדי - הוא עקרון ראשי.

היקף הכימיה הוא מעבר למכניקה הקוונטית ולמכניקה סטטיסטית, ולכן הם לא יכולים להיות "תיאוריות המאסטר" של הכימיה. כדי לקבל בסיס מתאים לכימיה יש צורך בהכללת מכניקת הקוונטים והמכניקה הסטטיסטית. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2003.tb06091.x
Dissenter
2016-08-18 22:33:58 UTC
view on stackexchange narkive permalink

השאלה שלי היא, האם יש איזו תורת מאסטר דומה בכימיה השווה לאבולוציה בביולוגיה?

הייתי עונה ל אלקטרוסטטיקה קלאסית . בטח, אתה בהחלט לא יכול להשתמש באלקטרוסטטיקה בכדי לרציונליזציה של כל ה כימיה, אך אתה יכול להשתמש בה במידה רבה בכימיה המוקדמת והקדמה.

חשוב על כימיה אורגנית. העיקרון המארגן של הכימיה האורגנית המקדימה הוא "התקפות נוקלאופילים אלקטרופילים". זה יעזור לך לצייר נכון את רוב החצים שאתה צריך לשרטט בכימיה אורגנית.

ישנן כמה סוגים של תגובות אשר נושרות מן ה"מוטיב "הזה, עם זאת:

חריגים למוטיב: נוקלאופילים תוקפים אלקטרופילים

ssavec
2016-08-18 23:44:37 UTC
view on stackexchange narkive permalink

הנושא העיקרי בכימיה הוא טרנספורמציה של חומרים. התיאוריה המתארת ​​את הטרנספורמציה היא תיאוריית מצב המעבר. זה מאפשר לנו להבחין בתהליכים נוחים מפחות נוחים, להראות כיצד מהירות התגובה משתנה עם הטמפרטורה.

ברגע שמתובלים במושגים מתקדמים יותר, כמו יחסי אנרגיה חופשית, זה מאפשר לנו. לחזות כיצד תגובתיות תשתנה עם החלפה.



שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...