Chemia theoretica

-4 (corrigenda) Latinitas huius paginae corrigenda est. Si potes, corrige vel rescribe. Vide {latinitas}.

Haec commentatio vicificanda est ut rationibus qualitatis propositis obtemperet. Quapropter rogamus ut corrigas, praecipue introductionem, formam, nexusque extra et intra Vicipaediam.

Chemia theoretica est disciplina chemica quae res chemicae cum auxilio rationum mathematicae physicaeque theoreticae tractat ac explicat. Chemia theoretica est omnis divisa in partes tres:

• Chemia mathematica
• Chemia quantica
• Chemia computatoria

Historia

Chemicus theoreticus primus^[1] erat Plato, quis in suo Timaeo quattuor ex quinque corporibus integris - corporibus Platonicis - ad quattuor elementa: ignem, aërem, aquam ac terram comparavit. Postea T. Lucretius Carus in suo De rerum natura notionem hamorum atomos ligantium proposuit et per hoc ligamina chemica invenit.^[2] Etiam postea Michael Lomonosov multas scripturas Latinas materias chemiae theoreticae tractantes composuit ^[3][4][5] et in primis Elementa Chimiae Mathematicae,^[6] postulantes formationem chemiae nihil aliud nisi scientiae axiomaticae. Hoc enim fecerat ille prior viri clarissimi Immanuel Kant et Augustus Comte ipsam chemiam cum mathematica insociabilem false proclamaverunt^[7] et per hoc extra orbem scientiarum verarum expugnaverunt.

Interdum idea hamorum atomos colligantium saecula vicerat et in forma doctrinae Franklandi de valentia saeculo XIX resurrexit. Cum Eduardus Frankland proclamavisset carbonum quattuor, oxygenium duam, hydrogenium unam etc unitates valentiae habere ad inter se ligamina constituenda, modo nomine “unitas valentiae” invento, quia saeculo XIX nemo hamos esse crederet, ab “hamo” differebat. Alexander Butlerov, Augustus Kekulé^(en), aliique constituerunt relationem firmam inter formulas structurales chemiae organicae: compositiones signōrum atomicorum 'C', 'H', etc et striarum valentiae rerpesentantium figuram “hamorum” inuncatōrum, et veras moleculas in vitro. Sic lingua pictoria/graphica chemiae organicae (lingua formularum structuralium) facta erat usque ad hodie adhibita.

Iacobus Ioseph Sylvester notavit radios vel vectores pro hamis substituere constructionem functionum componentum illōrum vectorum invariantas dicatas permittere.^[8] Per quam ipse novam connectionem inter chemiam et mathematicam introduxit contra Kantii ac Comtei judicium dicantem. Arthurus Cayley, similitate (secundum regulos valentiae) inter invariantas et moleculas (atomos ligaminibus conjunctas) utens, numerum isomerum hydrocarbonium (formulārum structuralium moleculārum ex atomis carboni hydrogeniique compositārum) computavit.^[9] Ad huc Paulus Gordan et Vissaron Gregorii filius Alexejeff ample contribuerunt notando quod not solum invariantes ex formulis structuralibus moleculārum dērīvāri possunt, sed retroversum quāvis functione invariantā formula structuralis aliquae moleculae gignitur ita ut quaeque stria valentiae designans lĭgāmĕn ordinarium atomos ${\displaystyle a}$ et ${\displaystyle b}$ conjugans vero functioni formae

${\displaystyle (a_{x}b_{y}-b_{x}a_{y})}$

(determinans vocata) ab componentibus ${\displaystyle a_{\gamma },b_{\gamma }$ vectorum bidimensionalium ${\displaystyle {\vec {a},{\vec {b}$ respondeat.^{[10] [11] [12] [13]} Sic hami vectoribus substituti erant et in notatione enim harpagonibus ipsi notatio hodierna pro turbinibus electrōnorum (vide infra) sunt.

Gordan et Alexejeff sensum structurae theoreticae/mathematicae linguae chemiae contribuissent. Mirabile, tota structura functionum turbinium a Gordan & Alexejeff prior inventione ipsis turbinis electronis constituta erat. Interdum, sensus physicus virĭum inter atomos seu intrā moleculas agentium non captus erat. Notandum est, quod altera abundantia phenomenorum ad chemiae (theoreticae) pertinentium omissa erit: de electricitate hīc narratur. Actio chemica virĭum electricae et vice versa productio/origo electricitatis in processū chemicō ab initio saeculi XIX notae erant (in) operibus Davy, Faraday, sed authem prior Galvanii, Voltais, constitutae. Solo initio saeculi XX, quando structura atomārum, positivo nucleo ac negativis electronibus eum circumvenientibus compositārum, constituta erat laboribus Rutherfordi et Bohri, gravitas contradictionis inter picturam interactionum chemicārum hamis representandārum et eamque interactiones electrices aperta erat. Notandum est quod Bertholet vim graviationis (gravitatis) causam formationis vel stabilitatis aggregatōrum atomarum (i.e. moleculārum) esse putabat. A gravitatione vis electrica sic differat quod corpora non solo massam habent sed ad dua genera pertinent: horum onera positiva vel negativa ferentes/portantes. Hae observationes primō aspectū/intuitū vel primā facie constructioni chemiae organicae contrādīcēbant quia hārum constructio nullō modō electricitati respexit.

Chemia theoretica in saeculō XIX exhorta contradicebat physicae theorieticae ipsīus temporis supra aequationibus differentialibus et functionibus continuis sicut viribus inter corporibus trans distantias agentes quae hodie nomine "campus" nūncupāntur fundatae. Manifesto numerus corporum viribus trans distantias agentibus in unum systema junctōrum arbitrarius esse potest. E.g. systema solare non solō septem vel novem planetas contingit sed autem innumerabiles asteriformas ac cometas. Iupiter duodecim, Mars duas, Tellus unam satellitem naturalem habent, sed nihil impĕdit Iovi vel Telluri plus vel minus satellitum habitu (et Tellus hodie milia satellita artificia habet). Non sicut in chemia, ubi atomus cujus genūs solō aliquem numerum regulis valentiae definitum aliārum atomōrum apud sese tenere potest. Haec contradictio gravissima erat in vero viscere scientiārum naturalium.

Enim in physicā ipsa atomus positivo nucleo ac negativis electronibus composita viribus electricis (electrostaticis) inter sē attrahentibus solō vi legum mechanicae quanticae persistere potest. Verō, secundum leges physicae classicae quidque electronum nucleum circumveniens cum acceleratione centripetale movetur et consequenter suam energiam radiationem electromagneticam emittendo pĕrdit ita ut ad nucleum imminente cădat ergo enim quaelibet atomus instabilis erit. Leges mechanicae quanticae ad problema structurae atomi adhibitae atomos monstrant stabiles esse quoniam in physicā quanticā nulla particula totam suam energiam perdere potest et in statu stabili/imō manet ambas energias kineticam ac potentialem nonnullas habēns. Formaliter statūs stabiles electronōrum orbitalibus atomicis describuntur quae tribus numeris quanticis ${\textstyle n,\ell ,m}$ unimodo definiuntur, dummodo numeros ${\textstyle \ell ,m}$ dependentiam angularem orbitalium functionibus sphaericis describunt, numerus autem ${\textstyle n}$ dependentiam orbitalis a distantiā ab nucleō describit specialiter numerum zerum functionis numeris ${\textstyle n,\ell ,m}$ datae ${\textstyle n-\ell -1}$ est.

Solum mechanica/physica quantica eām solvere potest.

Chemici theoretici clari

Quum multi philosophi (p), mathematici (m), physici (f), ac chemici (c) in chemiam theoreticam contribuissent, hīc nomina eōrum data sunt.

Periodica

Saeculō XX multa periodica libella de chemiā theoreticā divulgābant. Inter illos periodicum quod Theoretica Chemica Acta nominatur a viro claro Hermanno Hartmanno fundatum libella tres^[14][15][16] in linguā Latinā impressit, de quorum istud^[14] ab Suard, Berthier et Del Re scriptum multae glossae ad chemiam theoreticam pertinentes continet (vide infra) et exemplum optimum scripturae hodiernae Latinae scientificae dat.

Mox libellum Latinum de orbitalibus atomicis tractans in Diurnario Chemiae Physicae Russo ^[17] | divulgatum est .

Conventi

Aliquantum conventus chemicorum theoreticōrum sunt hodie. Inter alia sunt

• CHITEL Conventus chemicōrum theoreticōrum exprimationis Latinae ab Pullmann et Del Re inceptus in A.D. 1969 est concursus annuus chemicōrum theoreticōrum ad progressum collaborationis et amicitiae inter chemicos theoreticos exprimationis Latinae (Romanae) serviens. In sui annis primis congressus magis ab exploratoribus Europaeis frĕquentabātur. Nuper consocii ex Americā Latinā contributionem importantem in constitutionem istīus conventi annui apportavērunt.
• EUCO-TCC conventus di-annuus constitutus a divisione chemiae theoreticae ac computatoriae Societatis Europaeanae pro scientiis chemicis et molecularibus.

• Fock Meeting on quantum theoretical and computational chemistry conventus di-annuus constitutus a Societate Russicā Chemicā Mendeleeviana.
• WАTOC conventus tri-annuus.
• ISTСР conventus tri-annuus.

Glossarium terminōrum chemiae theoreticae^[18]

Hoc glossarium compōnĭtur secundum tres scripturas^{[14] [15] [16]} chemiae theoreticae devotas.

Chriae, Sententiae, Joci

• Fēlīx quī potuit rērum cōgnōscere causās. P. Verg. Maro Georg II, 490
• Pars Chymiae theoretica est cognitio mutationum corporis mixti philosophica. [8]
• Chymicus theoreticus est, qui habet cognitionem philosophicam corporis mixti mutationum. [9]
• Quoniam scientiae est habitus asserta demonstrandi, quae igitur in Chymia dicuntur demonstrari debent.[10]
• Tanti est in Chymia principiorum cognitio, quanti sunt principia ipsa in corporibus.[11]
• chemia quantica pars physicae theoreticae est (A.A. Ovchinnikov)
• cogitare pretiose, computare vile est (M. Levitt)
• moles computationum nostrarum est mensura ignorantiae nostrae
• Nemo in theoriam credit, praeter hunc qui eam fecit. Omnes in experimenta credunt, praeter hos qui ea fecerunt.
• vis debilissima lux obscurissima partes physicae sunt.

De initio

• Quod ab initio vitiōsum est, tractu temporis convalescere non potest.
• Ab initio nullum, semper nullum
• est enim hominis eruditi tantam in unoquoque genere subtilitatem desiderare, quantam rei ipsius natura recipit (Arist. De Mor. ad Nic. Lib I)

De Intellegentia artificiali

• Ut ad cursum equus, ad arandum bos, ad indagandum canis, sic homo ad intelligendum, et ad agendum natus est (Cic).

De temporibus antiquis.

Chemicus ordinarius et chemicus theoreticus.

Quidam chemicus interrogavit:

• quīs moleculīs chemia organica stŭdet?

• theoreticus respondit: organicīs.
• ipse interrogavit: quīs moleculīs chemia inorganica stŭdet?
• ille ait: inorganicīs.
• ipse tum interrogavit: tunc quīs moleculīs stŭdet chemia theoretica?
• ???!

Professor Germanus et sui quinque studiosi.

Fuit olim professor Germanus cui quinque studiosi erant. Quondam apportet is ejus caligas vetas et ait: “Venum do! non pluris quam ceteri, fortasse etiam minoris: 25 (viginte quinque) marcis! Quis mercatus sit?” Studiosi, autem, acuti erant, quisque quinque marcas attulerat et caligas vetas sui professoris communiter redemērunt.^?

Sīmĭa, aspirans et experimentatores.

Olim experimentatores intellectum studebant. Sīmĭam et aeque fustem in seclusorium/cell(ul)am posuerunt et bananam ab tecto suspenderunt. Sīmĭa, videns se bananam attingĕndam non posse, cito fustem invēnit et bananam expedivit. Tunc aspirantem in ipsum seclusorium posuerunt. Is tamen primo saltabat, secundo lateres seclusorii concŭtiēbat, bananam interdum expedire non poterat. In confusione ajunt experimentatores: cōgĭta pauce! - Cur cogitare?! - ait – Laborare necesse est!^?

Notae

Bibliographia

• Г. Гельман (G. Gel’man; Moscow - 23 Oct 1936). Квантовая Химия [Quantum Chemistry (in Russian)]. ОНТИ, Москва и Ленинград [ONTI, Moscow and Leningrad] (1937), 546 с. [C. 1937 II, 3284] Vertitum a manuscripto teodosice in russicam a J. Golovin, N. Tunitskij, M. Kovner. Liber I seriei “Physica in Monographiis”, emendatus a S. I. Vavilov, I. Ye. Tamm et E. V. Shpolskii.

• H. Hellmann (Moscow - Mar 1937). Einführung in die Quantenchemie [Introduction to Quantum Chemistry (in German)]. Deuticke, Leipzig and Wien (1937), VIII + 350 p. [C. A. 31:77371, CAN 31:55845 / C. 1937 II, 1518]. Book review: J. Syrkin, Acta Physicochim. U.R.S.S. 8 (1938) 138-140 Book review: O. Schmidt, Z. Elektrochem. Angew. Phys. Chem. 44 (1938) 284 (DOI: 10.1002/bbpc.19380440415) Book review: Clusius, Angew. Chem. 54 (1941) 156 (DOI: 10.1002/ange.19410541109) Reprint (reproduction vested by Alien Property Custodian): H. Hellmann. Einführung in die Quantenchemie. J. W. Edwards, Ann Arbor, Michigan (1944), VIII + 350 p. [C. A. 38:54585, CAN 38:36665]

• Cramer, C. J. 2002. Essentials of Computational Chemistry. Chichester: Wiley. ISBN 0-471-48552-7.
• Jensen, F. 1999. Introduction to Computational Chemistry. Chichester: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-98425-2.
• Kutzelnigg, W. 2002. Einführung in die Theoretische Chemie. Weinheim: Wiley-VCH. ISBN 3-527-30609-9.
• Szabo, Attila, et Neil S. Ostlund. 1996 Modern Quantum Chemistry: Introduction to Advanced Electronic Structure Theory. Nova editio. Dover Publications. ISBN 0-486-69186-1, ISBN 978-0-486-69186-2.
• Parr, Robert G., et Weitao Yang. 1989. Density-Functional Theory of Atoms and Molecules. Oxford Science Publications. ISBN 0-19-504279-4, ISBN 0-19-509276-7.
• Mayer, Istvan. 2003. Simple Theorems, Proofs, and Derivations in Quantum Chemistry. Springer. ISBN 978-1-4757-6519-9.

Nexus externi

• [12] Opera M.V. Lomonosovi.
• [13] situs interretialis ab Udo Anders sustinetur: "Some details, hopefully entertaining, in and around early quantum chemistry (1927—1980)".
• [14] situs interretialis a Carolo Jug et Dirk Andrae sustinetur: Genealogia chemicorum theoreticorum.