Τι είναι η αρχή του Oppenheimer;
Εδώ είναι μια κατανομή:
Το πρόβλημα:
* Τα άτομα σε ένα μόριο αποτελούνται από πυρήνες και ηλεκτρόνια. Και οι δύο διέπονται από την κβαντική μηχανική.
* Η επίλυση της εξίσωσης Schrödinger για ένα μόριο, το οποίο αντιπροσωπεύει τόσο την πυρηνική όσο και την ηλεκτρονική κίνηση, είναι εξαιρετικά περίπλοκη και υπολογιστικά δαπανηρή.
Η προσέγγιση:
* Η αρχή του Born-Oppenheimer υποθέτει ότι οι πυρήνες είναι πολύ βαρύτεροι από τα ηλεκτρόνια, που σημαίνει ότι κινούνται πολύ πιο αργά.
* Αυτό μας επιτρέπει να αντιμετωπίζουμε την ηλεκτρονική δομή ενός μορίου σαν να είναι ακίνητοι οι πυρήνες.
* Στη συνέχεια, μπορούμε να λύσουμε τη λειτουργία ηλεκτρονικού κύματος για μια σταθερή πυρηνική διαμόρφωση και στη συνέχεια να εξετάσουμε την πυρηνική κίνηση χωριστά, υποθέτοντας ένα μέσο ηλεκτρονικό δυναμικό.
με απλούστερους όρους:
Φανταστείτε έναν πλανήτη γύρω από έναν ήλιο. Ο ήλιος είναι πολύ βαρύτερος από τον πλανήτη, έτσι μπορούμε να αντιμετωπίσουμε τον ήλιο ως ακίνητο και να επικεντρωθούμε στην κίνηση του πλανήτη γύρω του. Ομοίως, στην προσέγγιση Born-Oppenheimer, θεωρούμε ότι τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από σταθερούς πυρήνες.
Συνέπειες και εφαρμογές:
* Η αρχή του Born-Oppenheimer μας επιτρέπει να απλοποιήσουμε σημαντικά τον υπολογισμό των μοριακών ιδιοτήτων.
* Παρέχει μια βάση για την κατανόηση των μοριακών δεσμών και των φάσματος δονήσεων.
* Επιτρέπει την ανάπτυξη διαφόρων θεωρητικών μεθόδων στην κβαντική χημεία, όπως η μέθοδος Hartree-Fock και η λειτουργική θεωρία της πυκνότητας.
Περιορισμοί:
* Η προσέγγιση καταρρέει όταν συνδυάζεται η πυρηνική και η ηλεκτρονική κίνηση, όπως σε περιπτώσεις πολύ ελαφρών πυρήνων ή ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύ ηλεκτρονικών και πυρηνικών βαθμών ελευθερίας.
* Δεν είναι επίσης ακριβές για συστήματα με εκφυλισμένες ηλεκτρονικές καταστάσεις.
Συνοπτικά, η αρχή του Born-Oppenheimer είναι ένα ισχυρό εργαλείο που απλοποιεί τη μελέτη των μοριακών συστημάτων διαχωρίζοντας την ηλεκτρονική και την πυρηνική κίνηση. Ενώ έχει περιορισμούς, παραμένει μια θεμελιώδη έννοια στην κβαντική χημεία και τη μοριακή φυσική.
