The Tunnel Effect in Chemistry

این پیشنهاد که تونل‌سازی مکانیکی کوانتومی ممکن است عامل مهمی در برخی واکنش‌های شیمیایی باشد برای اولین بار پنجاه سال پیش توسط هوند مطرح شد، خیلی زود پس از ایجاد اصول مکانیک موج توسط دو بروگلی، شرودینگر و هایزنبرگ، و ایده‌های مشابه. در طول سی سال بعد توسط تعدادی از نویسندگان مطرح شد. از همان ابتدا مشخص شد که چنین اثراتی به ویژه در واکنش‌هایی که شامل حرکت پروتون‌ها یا اتم‌های هیدروژن می‌شوند برجسته خواهند بود، و هم کارهای نظری و هم کارهای تجربی محرک قدرتمندی در کشف دوتریوم در سال 1932 دریافت کردند. در طول بیست سال گذشته پیش‌بینی‌های نظری در مورد اثر تونل توسط تعداد فزاینده ای از شواهد تجربی، به ویژه از مطالعات اثرات ایزوتوپ هیدروژن به دست آمده است. کتاب حاضر تلاشی است برای جمع بندی این شواهد و نشان دادن خطوط اصلی نظریه پایه. جزئیات دستکاری ریاضی عمدتاً به فصل 2 و ضمائم محدود می شود و بسیاری از خوانندگان ممکن است ترجیح دهند خود را به نتایج به دست آمده محدود کنند. تاکید اصلی بر سینتیک واکنش‌های شیمیایی شامل انتقال پروتون‌ها، اتم‌های هیدروژن یا یون‌های هیدرید بوده است، اگرچه فصل 6 نقش اثر تونل در طیف‌های مولکولی را توضیح می‌دهد و فصل 7 به تونل‌زنی در جامدات اشاره می‌کند. پدیده های حالت، فرآیندهای بیولوژیکی و تخلیه الکترولیتی هیدروژن. فقط ارجاعات گذرا به تونل زنی توسط الکترون ها انجام شده است.

The suggestion that quantum-mechanical tunnelling might be a significant factor in some chemical reactions was first made fifty years ago by Hund, very soon after the principles of wave mechanics had been established by de Broglie, Schrodinger and Heisenberg, and similar ideas were put forward during the following thirty years by a number of authors. It was realised from the beginning that such effects would be particularly prominent in reactions involving the movement of protons or hydrogen atoms, and both theoretical and experimental work received a powerful stimulus in the discovery of deuterium in 1932. During the last twenty years theoretical predictions about the tunnel effect have been supported by an increasing body of experimental evidence, derived especially from studies of hydrogen isotope effects. The present book presents an attempt to summarize this evidence and to indicate the main lines of the basic theory. Details of mathematical manipu­ lation are restricted mainly to Chapter 2 and the Appendices, and many readers may prefer to confine themselves to the results obtained. The main emphasis has been on the kinetics of chemical reactions involving the transfer of protons, hydrogen atoms or hydride ions, although Chapter 6 gives an account of the role of the tunnel effect in molecular spectra, and Chapter 7 makes some mention of tunnelling in solid state phenomena, biological processes and the electrolytic discharge of hydrogen. Only passing references have been made to tunnelling by electrons.