Quelques questions en chimie quantique

[OdeliaSG]

BSD

Bonjour,
J'ai un exposé à faire sur la chimie quantique, et j'aurais quelques questions (l'exposé est pour ce dimanche, sDv):

1) D'abord, pourquoi la chimie quantique (plutôt que classique)? J'ai cru comprendre qu'il s'agit en fait du potentiel des charges électroniques qui se comporte exponentiellement (exp(-1/r)) et non inversement à la distance entre les atomes (1/r). Est-ce que c'est bien ça? Et est-ce que c'est l'expérience qui l'a prouvé?

2) A quel moment la théorie de la liaison de valence et celle des orbitales moléculaires se rejoignent? (lorsqu'elles sont étendues, ai-je lu, qu'est-ce que ça veut dire?)

3) La différence entre l'hamiltonien électronique et l'hamiltonien total d'un système est l'apparition de l'intéraction entre les noyaux dans l'H total? Est-ce qu'il y a autre chose?

4) Dans quels domaines applique-t-on les règles de la chimie quantique? Lesquelles de ses applications (les plus connues) pourraient intéresser mon public, selon vous (étudiants en physique, 3e année de licence)?

5) Quelles sont les limites de la chimie quantique? (coût, précision des mesures etc)

Je pense que c'est tout pour l'instant

Merci beaucoup,

Odelia
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[aNyFuTuRe-]

BSD

Bonjour,
J'ai un exposé à faire sur la chimie quantique, et j'aurais quelques questions (l'exposé est pour ce dimanche, sDv):

1) D'abord, pourquoi la chimie quantique (plutôt que classique)? J'ai cru comprendre qu'il s'agit en fait du potentiel des charges électroniques qui se comporte exponentiellement (exp(-1/r)) et non inversement à la distance entre les atomes (1/r). Est-ce que c'est bien ça? Et est-ce que c'est l'expérience qui l'a prouvé?

2) A quel moment la théorie de la liaison de valence et celle des orbitales moléculaires se rejoignent? (lorsqu'elles sont étendues, ai-je lu, qu'est-ce que ça veut dire?)

3) La différence entre l'hamiltonien électronique et l'hamiltonien total d'un système est l'apparition de l'intéraction entre les noyaux dans l'H total? Est-ce qu'il y a autre chose?

4) Dans quels domaines applique-t-on les règles de la chimie quantique? Lesquelles de ses applications (les plus connues) pourraient intéresser mon public, selon vous (étudiants en physique, 3e année de licence)?

5) Quelles sont les limites de la chimie quantique? (coût, précision des mesures etc)

Je pense que c'est tout pour l'instant

Merci beaucoup,

Odelia

1/ Ta question peut se reformuler comme suit: pourquoi la physique quantique plutôt que la physique classique. Tout simplement parce qu'à partir d'une certaine échelle, les lois de la physique classique ne sont plus pertinentes pour décrire certains systèmes. Revois le modèle de Bohr et l'absurdité qui en découle pour mieux en comprendre l'origine. Ainsi, la chimie, qui a pour principaux objets d'études atomes et molécules, se doit d'utiliser les lois/postulats issus de la mécanique quantique.
Le potentiel n'est pas en exp(1/r) comme tu le penses mais toujours en 1/r... tu dois confondre avec la forme des orbitales atomiques issues de la résolution de l'équation de Schrödinger pour les hydrogénoïdes.

2/ La théorie Valence Bond se distingue de la théorie des OM par le fait que dans la première la liaison chimique est localisée (mise en commun d'électrons entre 2 atomes) alors qu'elle est délocalisée dans la seconde (c'est le coeur de la notion d'orbitale). Néanmoins, bien que ces 2 théories soient distinctes, elles se retrouve sur un grand nombre de résultats expérimentaux, mais pas tous...

3/ Check un cours de chimie quantique

4/ La chimie quantique est tellement "vaste"... Si tu veux rationaliser un résultats de chimie organique par exemple, élucider un mécanisme ou encore déterminer précisément des données spectroscopiques...

5/ La chimie quantique englobe la chimie computationnelle qui est limitée par des puissances de calculs finies. Mais la vraie limite est mathématique : comme en physique moléculaire, on ne connait pas de solutions analytiques à l'équation de Schrödinger dès qu'il y a strictement plus de 1 électron dans le système... On sait tout de même se débrouiller avec cette limitation majeure...

Bon courage pour ton exposé

[Nox]

Bonjour,

Pour préciser la réponse d'aNyFuTuRe- à la question 2, la théorie des OM et la théorie VB se rejoignent dès lors qu'on s'affranchit des hypothèses de départ de chacune d'entre elles, c'est-à-dire lorsqu'on construit une fonction d'onde "exacte" à partir des fonctions d'onde approchées. Cela revient à prendre en compte la corrélation électronique. Pour les OM, il ne faut pas se limiter à un déterminant de Slater, on introduit donc des déterminants excités pour en tenir compte, ce sont les méthodes Post Hartree-Fock. Pour VB, il faut prendre en compte toutes les structures VB (formes mésomères), y compris celles de très faible poids. Il y a un bel article introductif à ce sujet dans le BUP 851 (2) page 7.

Nox