На основе квантовой химии разработана теория электронных спектров поглощения и люминесценции молекул, фотоэлектронных и рентгеноэлектронных спектров. Квантовая теория электрических и магнитных свойств молекул способствовала внедрению в химию физических методов исследования, в частности электронного парамагнитного резонанса, ядерного магнитного резонанса и ядерного квадрупольного резонанса, и значительно облегчила интерпретацию экспериментальных результатов.
Методы квантовая химия используются в молекулярной биологии, например для расчета моделей биологических мембран, моделирования работы мышцы. Результаты квантовохимических расчетов совместно с данными, получаемыми методами теоретической физики, начинают использовать в материаловедении для направленного создания материалов с заданными свойствами, органических полупроводников, композиционных материалов.
Химическая связь – явление взаимодействия атомов, обусловленное перекрыванием электронных облаков связывающихся частиц, которое сопровождается уменьшением полной энергии системы. По современным представлениям химическая связь между атомами имеет электростатическую природу. Под химической связью понимают электрические силы притяжения, удерживающие частицы друг около друга. В объеме физического тела 99 % – химическая связь, 1 % - масса (ядра атомов).
Главное отличие химической связи от других видов взаимодействия между атомами заключается в том, что ее образование определяется изменением состояния электронов в молекуле по сравнению с исходными атомами. Различают следующие виды химической связи: ковалентная (полярная и неполярная; обменная и донорно-акцепторная), ионная, водородная и металлическая.
Собственно химия начинается там, где имеется факт образования между частицами химической связи. Например, натрий и хлор по отдельности очень вредные вещества, а в результате взаимодействия образуют ионную связь и превращаются в абсолютно необходимую нам поваренную соль (хлорид натрия). А вот столкновение бильярдных шаров процесс физический – было два шара и разлетелись два шара.
Институтов квантовой химии в России нет. Есть отделы и лаборатории квантовой или теоретической химии в ведущих академических институтах. Можно почитать: Грибов Л.А. Квантовая химия: Учебник. М.: Гардарики, 1999.
Чем холодец похож на человека? Коллоидная химия.
Вспомните дрыгальце холодца и лежа на спине несколько раз нажмите на живот. Похоже? Очень. Мягкое тело человека и холодец – коллоидные системы.
Коллоидная химия – наука о дисперсных системах и поверхностных явлениях. Изучает адгезию, адсорбцию, смачивание, коагуляцию, электрофорез. Разрабатывает технологии строительных материалов, бурения горных пород, зол-гель технологии. Отсюда берет начало такая популярная нынче нанотехнология. Нанохимия – синоним коллоидной химии.
Коллоид (от греч. Kolla – клей). Клеим и обувь, и… самолет. В энциклопедии Брокгауза и Ефрона насчитывали 14 сортов клеев, а сейчас – более сотни.
Поскольку частицы дисперсной фазы и окружающая их дисперсионная среда имеют очень большую поверхность раздела фаз (в высокодисперсных системах размер частиц дисперсной фазы составляет от долей мкм до 1 нм), с ростом дисперсности поверхностные явления оказывают все более определяющее влияние на свойства дисперсной системы. Цель исследований в коллоидной химии – развитие научных основ управления образованием, свойствами и разрушением дисперсных систем и граничных слоев путем регулирования межмолекулярных взаимодействий на границах раздела фаз, прежде всего с помощью поверхностно-активных веществ, способных самопроизвольно концентрироваться (адсорбироваться) на поверхности частиц дисперсной фазы.
Среди примеров практических приложений достижений коллоидной химии – разработка и применение поверхностно-активных веществ. А это: