福井谦一学科贡献
发布时间：2011-01-07 17:14:58
发布人：
孝行天下
福井谦一在长期从事量子化学理论并对有机化合物的研究中，总结出著名的前线轨道理论。他指出化合物分子的许多性质主要出最高占据分子轨道相最低未占分子轨道所决定的。凡是处于前线轨道的电子，可优先配对。这对选择有机合成反应路线起决定性作用。1951年福并谦一提出这一理论时，并未引起人们的注意。1959年伍德沃德和雷夫曼首先肯定这一理论的价值，并用它来研究周环反应的立体化学选择定则，进一步把它发展成为分子轨道对称守恒原理。这些发现不仅解释了以前化学反应中的一些不能解释的现象，而且能预测许多化学反应是否能进行。维生素B12的合成就是在前线轨道理论和分子轨道对称守恒原理指导下极成功的例子。
1、前线轨道理论
前线轨道理论是福井谦一赖以成名的理论，这一理论将分子周围分布的电子云根据能量细分为不同能级的分子轨道，福井认为有电子排布的，能量最高的分子轨道（即最高占据轨道HOMO）和没有被电子占据的，能量最低的分子轨道（即最低未占轨道LUMO）是决定一个体系发生化学反应的关键，其他能量的分子轨道对于化学反应虽然有影响但是影响很小，可以暂时忽略。HOMO和LUMO便是所谓前线轨道。 福井提出，通过计算参与反应的各粒子的分子轨道，获得前线轨道的能量、波函数相位、重叠程度等信息，便可以相当满意地解释各种化学反应行为，对于一些经典理论无法解释的行为，应用前线轨道理论也可以给出令人满意的解释。前线轨道理论简单、直观、有效，因而在化学反应、生物大分子反应过程、催化机理等理论研究方面有着广泛的应用。
2、内禀反应坐标法
过渡态理论认为，化学反应的过程就是体系从势能面上的一个最低点经过某一特定途径，滑动到另一个最低点的过程，研究体系滑动在势能面上留下的轨迹，是化学反应动力学的一项任务，福井提出的内禀反应坐标法可以阐明体系在反应途径上每一处所受到的作用力与核位移之间的关系。
3、量子化学直观化
无论是前线轨道理论还是内禀反应坐标法，都是将复杂、抽象的量子化学公式转化为简单直观的近似理论，福井谦一所有的工作都是围绕量子化学直观化这一目标进行的，通过他提出的理论，传统的化学家可以不经过抽象的公式推导和计算，直接使用量子化学的理论指导实验，为他们打开了理论化学神秘的大门。为此福井专门编写了《图解量子化学》一书，这部书是非理论化学专业工作者了解量子化学的经典读物。
1、前线轨道理论
前线轨道理论是福井谦一赖以成名的理论，这一理论将分子周围分布的电子云根据能量细分为不同能级的分子轨道，福井认为有电子排布的，能量最高的分子轨道（即最高占据轨道HOMO）和没有被电子占据的，能量最低的分子轨道（即最低未占轨道LUMO）是决定一个体系发生化学反应的关键，其他能量的分子轨道对于化学反应虽然有影响但是影响很小，可以暂时忽略。HOMO和LUMO便是所谓前线轨道。 福井提出，通过计算参与反应的各粒子的分子轨道，获得前线轨道的能量、波函数相位、重叠程度等信息，便可以相当满意地解释各种化学反应行为，对于一些经典理论无法解释的行为，应用前线轨道理论也可以给出令人满意的解释。前线轨道理论简单、直观、有效，因而在化学反应、生物大分子反应过程、催化机理等理论研究方面有着广泛的应用。
2、内禀反应坐标法
过渡态理论认为，化学反应的过程就是体系从势能面上的一个最低点经过某一特定途径，滑动到另一个最低点的过程，研究体系滑动在势能面上留下的轨迹，是化学反应动力学的一项任务，福井提出的内禀反应坐标法可以阐明体系在反应途径上每一处所受到的作用力与核位移之间的关系。
3、量子化学直观化
无论是前线轨道理论还是内禀反应坐标法，都是将复杂、抽象的量子化学公式转化为简单直观的近似理论，福井谦一所有的工作都是围绕量子化学直观化这一目标进行的，通过他提出的理论，传统的化学家可以不经过抽象的公式推导和计算，直接使用量子化学的理论指导实验，为他们打开了理论化学神秘的大门。为此福井专门编写了《图解量子化学》一书，这部书是非理论化学专业工作者了解量子化学的经典读物。
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