Hay 11 elementos gaseosos y dos elementos líquidos a temperatura y presión estándar. El resto son sólidos. ¿Se puede predecir la fase a partir de principios mecánicos cuánticos?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Ricky Supit
Puntos
1132
Me parece que esto puede hacerse, en principio, el uso de la densidad operador $\rho$ y conducción hacia la ecuación de estado mediante la expresión de la función de partición como
$\rho = \frac{1}{Z_G} exp^{-\beta K}$
donde,
$K = H - \mu N$
Y escribir el Hamiltoniano de un sistema de N átomos. Una vez que tienen la función de partición por escrito, usted puede conseguir en la ecuación de estado. Una vez que se tiene la ecuación de estado se puede determinar la fase del sistema en STP. Esto sería un gran formulación canónica y estoy pensando que no es muy fácil de hacer con cualquier cosa, pero el más simple de los átomos, es decir, H y Él.
No es fácil. Sin embargo, hay intentos para calcular un diagrama de fase de un elemento a partir de primeros principios. Por ejemplo, en este papel http://prl.aps.org/abstract/PRL/v95/i18/e185701 el sólido-líquido de transición de diamante es calculado. El cálculo de las energías libres se hace con ab initio de dinámica molecular. Esto significa que los núcleos de carbono son tratados como clásica de partículas, pero los electrones son tratados de acuerdo a la mecánica cuántica. También hay algunas otras aproximaciones que intervienen en el tratamiento de los electrones y los electrones de los núcleos de las interacciones.
El helio es otro elemento para que una transición de fase se ha estudiado el uso de la mecánica cuántica. En ese caso, un método diferente de la ruta integral de Monte Carlo se utiliza, es decir, la energía libre de estimación es por Monte Carlo de integración. Véase, por ejemplo, http://prl.aps.org/abstract/PRL/v72/i12/p1854_1.
Creo que los cálculos como estos son un paso en el camino para construir un diagrama de fase de la mecánica cuántica, incluso si no estamos a temperatura ambiente y presión todavía. También, los elementos más pesados son mucho más difíciles.
