Wolfram | 量子化学解决方案

在完成了化学反应、溶液、结构和键合之后，我们用量子化学结束了循序渐进的化学系列。 量子化学是将量子力学应用于原子和分子以了解其特性的方法。

您是否曾经想过，为什么周期表是这样构成的？为什么化学键会首先形成？ 这些问题的答案以及其他更多的答案来自量子化学。 Wolfram | Alpha及其分步化学产品不会使波粒二象性变得更不可思议，但它们将帮助您将化学性质与潜在的量子力学行为联系起来。

分步解决方案提供了逐步解决的指南，在解决问题时可以一次查看一个步骤，也可以一次查看全部。 例如，阅读有关轨道图、频率和波长转换以及质量能等效的问题。

轨道图

化学的一个基本方面是了解电子在原子中的位置。 建立轨道图提供了可视化此信息的好方法。 分步解决方案为解决计划步骤中的此类问题提供了一个通用框架。 提供了有关如何以图形方式表示信息以及对核心电子的解释的详细信息。 通过“显示中间步骤”按钮，可以查看给定轨道集可以容纳多少个电子。

示例问题

建立元素铁的轨道图。

分步解决方案

对于此类问题，只需输入“元素铁的轨道图”。

频率和波长转换

电磁辐射对于分析化学中的许多技术至关重要。 转换频率和波长是理解理论模型和解释实验光谱的关键技能。 光子波长计算器提供了电磁辐射的频率和波长相互转换的指令。

示例问题

钠路灯发出波长为598 nm的黄光。 这灯的频率是多少？

分步解决方案

可以通过“光子波长λ= 598 nm”直接向计算器提供已知信息。

质能当量

跟踪核反应中的能量变化时，核结合能非常有用。 质量和能量之间的转换是计算核结合能的关键步骤。 相对论能量计算器提供了在质量和能量之间转换的指令。

示例问题

分步解决方案

可以通过“相对论能量m = 0.0304 u”直接向计算器提供已知信息。

挑战问题

使用所描述的Wolfram | Alpha工具测试您的问题解决能力，以解决量子化学上的这些单词问题。 答案将在本文结尾处提供！

1.使用轨道图预测P3-阴离子的电子构型。

2. Trinity测试释放5.5×10²⁶ MeV。 什么质量等于该能量？

上周挑战问题的答案

以下是上周结构和键合方面的挑战性问题的答案。

回想一下，氧化态和氧化数相同。 此外，还记得Wolfram | Alpha计算分子中的所有氧化数。 注意，“氢氧化态氢化铝锂”实际上返回氢（H2）和氢化铝锂的结果。

2. SF₆中中心原子的轨道杂化是什么？

Wolfram Alpha确定分子中除氢以外的所有元素的杂交（氢仅具有一个轨道，因此无法杂交）。 因此，您只需要确定S是中心原子即可。

量子化学挑战问题的答案

Wolfram | Alpha生成处于基态的中性原子的轨道图。 但是，中性原子图可用于确定其他电子将流向何处或最容易除去的电子。在这种情况下，需要添加三个额外的电子来制造三价阴离子。

磷三阴离子的电子构型为3s² 3p⁶。

可以使用质量能量等效计算器来解决此问题，但是现在必须传递能量而不是质量。

我们希望您喜欢阅读分布化学系列，并且我们对化学反应、溶液、结构和键合的评论以及今天的量子化学文章对您的研究很有帮助。 新的化学分步解决方案总是在不断推出。 平衡常数表达式，反应速率表达式，电子构型，价电子，反应热化学和溶液pH只是待办事项清单上的一些领域。 因此，请继续关注并经常回来查看！