Теория строения молекул

Автор(ы):Минкин В. И., Симкин Б. Я., Миняев Р. М.
06.10.2007
Год изд.:1997
Издание:2
Описание: По мере развития и углубления научных знаний меняются характер и содержание теоретических курсов «Строение атомов и молекул», «Строение вещества», «Квантовая химия», меняются подходы к их преподаванию и требования к их усвоению. Кроме овладения основами теории химической связи, общего ознакомления с формальным аппаратом и терминологией (что успешно решено имеющимися учебными пособиями) возникает необходимость более тесного знакомства с конкретными расчетными схемами, критического понимания их реальных возможностей и ограничений. Пособие предназначено для студентов химических факультетов университетов, химико-технологических институтов, аспирантов и преподавателей.
Оглавление:
Теория строения молекул — обложка книги.
Предисловие [3]
Условные обозначения [5]
Глава 1. Основные положения квантовой механики [7]
  1.1. Постулаты квантовой механики [7]
  1.2. Соотношения неопределенностей [17]
  1.3. Вариационный метод [19]
  1.4. Вариационный метод Ритца [21]
  1.5. Теория возмущений [22]
Глава 2. Одноэлектроиные атомы [25]
  2.1. Решение уравнения Шрёдингера для атома водорода [25]
    2.1.1. Решение Ф-уравнения [28]
    2.1.2. Решение (?)-уравнения. Полиномы Лежандра [28]
    2.1.3. Решение R-уравнения. Полиномы Лягерра [30]
  2.2. Атомные орбитали [33]
  2.3. Расчет различных свойств водородоподобного атома [41]
  2.4. Спектр водородоподобного атома. Правила отбора [44]
  2.5. Угловые моменты атома [47]
    2.5.1. Операторы квадрата и проекции углового момента [47]
    2.5.2. Физический смысл квантовых чисел I и m [48]
    2.5.3. Магнитный орбитальный момент атома [50]
    2.5.4. Спин электрона [51]
Глава 3. Многоэлектронные атомы [53]
  3.1. Метод самосогласованного поля Хартри [54]
  3.2. Принцип Паули и определители Слэтера [60]
    3.2.1. Двухэлектронная система [62]
  3.3. Метод Хартри—Фока [64]
  3.4. Приближенные аналитические функции атомных орбиталей [67]
    3.4.1. Атомные орбитали Слэтера—Зенера [68]
    3.4.2. Двухэкспоненциальные и гауссовские АО [70]
  3.5. Энергетические уровни многоэлектронных атомов [71]
    3.5.1. Принцип построения периодической системы элементов Д. И. Менделеева [72]
    3.5.2. Потенциалы ионизации и сродство к электрону [73]
  3.6. Квантовые числа многоэлектронного атома [74]
    3.6.1. Полные орбитальные и спиновые квантовые числа [75]
    3.6.2. Спин-орбитальное взаимодействие. Квантовое число полного момента [77]
  3.7. Термы многоэлектронных атомов [81]
    3.7.1. Термы в приближении LS-связи [81]
    3.7.2. Энергетические уровни в приближении jj-связи [86]
  3.8. Магнитные моменты многоэлектронного атома [87]
  3.9. Спектры многоэлектронного атома [88]
  3.10. Многоэлектронный атом в магнитном поле [90]
    3.10.1. Эффекты Зеемана и Пашена—Бака [91]
    3.10.2. Сверхтонкое взаимодействие [93]
Литература [94]
Глава 4. Теория химической связи [94]
  4.1. Приближение Борна—Оппенгеймера [95]
  4.2. Метод валентных связей. Расчет молекулы водорода методом валентных связей [100]
    4.2.1. Уточненные расчеты молекулы водорода по методу валентных связей [105]
  4.3. Метод молекулярных орбиталей (МО) [108]
    4.3.1. Общие положения. Аналогия с теорией многоэлектронного атома [108]
    4.3.2. Приближение линейных комбинаций атомных орбиталей (МО ЛКАО) [110]
    4.3.3. Уравнения Рутаана [111]
    4.3.4. Уравнения Рутаана для открытых оболочек [114]
    4.3.5. Выбор базисных атомных функций [117]
  4.4. Электронная корреляция [120]
    4.4.1. Метод конфигурационного взаимодействия [122]
    4.4.2. Метод многоконфигурационного взаимодействия (МКВ) [124]
    4.4.3. Метод теории возмущений [125]
  4.5. Расчет молекулы водорода по методу МО ЛКАО [127]
    4.5.1. Основное состояние молекулы водорода [127]
    4.5.2. Волновая функция и энергия основного состояния Н2 [129]
    4.5.3. Волновые функции возбужденных состояний молекулы H2 [135]
    4.5.4. Конфигурационное взаимодействие [137]
  4.6. МО гомоядерных двухатомных молекул [138]
    4.6.1. Электронные конфигурации гомоядерных молекул [143]
  4.7. МО гетероядерных двухатомных молекул [147]
  4.8. Теорема Гельмана—Фейнмана [149]
    4.8.1. Теорема вириала и природа химической связи [151]
    4.8.2. Электростатическая теорема [152]
Литература [154]
Глава 5. Поверхности потенциальной энергии (ППЭ) молекул [154]
  5.1. Общее понятие [154]
  5.2. Пути и энергетика химической реакции [157]
  5.3. ППЭ и динамика химических реакций [161]
  5.4. ППЭ электронно-возбужденных состояний [164]
  5.5. Колебания молекул [166]
    5.5.1. Гармонические колебания молекул [167]
    5.5.2. Расчет термодинамических функций [171]
  5.6. Топологическое определение молекулярной структуры [173]
  5.7. Вибронные взаимодействия. Эффекты Яна—Теллера [176]
    5.7.1. Теорема Яна—Теллера [177]
    5.7.2. Псевдоэффект Яна—Теллера и эффект Яна—Теллера второго порядка [179]
Литература [183]
Глава 6. Симметрия молекулярных систем [184]
  6.1. Операции симметрии [184]
  6.2. Точечные группы симметрии [186]
  6.3. Таблицы характеров точечных групп симметрии [189]
  6.4. Симметризованные орбитали [195]
  6.5. Вырожденные представления [196]
  6.6. Прямое произведение [199]
Литература [202]
Глава 7. Расчетные методы квантовой химии [203]
  7.1. Общая характеристика [203]
  7.2. Неэмпирические методы [205]
    7.2.1. Базисные ряды атомных орбиталей [205]
    7.2.2. Энергия электронной корреляции [208]
  7.3. Полуэмпирические методы расчета [210]
    7.3.1. Основные требования к полуэмпирическим методам [211]
    7.3.2. Приближение нулевого дифференциального перекрывания [211]
    7.3.3. Инвариантность полуэмпирических методов [214]
    7.3.4. Метод CNDO [216]
      7.3.4.1. Параметризация CNDO/2 [219]
      7.3.4.2. Расчеты электронных спектров. Параметризация CNDO/S [223]
    7.3.5. Методы INDO, MINDO, MNDO [224]
      7.3.5.1. Параметризация метода INDO [224]
      7.3.5.2. Метод MINDO/3 [225]
      7.3.5.3. Методы MNDO и AMI [230]
    7.3.6. Расширенный метод Хюккеля (РМХ) [231]
  7.4. Анализ электронных заселенностей атомов и связей в молекулах [236]
  7.5. а, (?)-Приближение, полуэмпирические (?)-электронные методы [239]
    7.5.1. Метод Паризера—Парра—Попла (ППП) [240]
      7.5.1.1. Параметризация для расчета электронно-возбужденных состояний [241]
      7.5.1.2. Параметризация метода ППП для расчета свойств основных состояний [246]
    7.5.2. Метод Хюккеля [252]
Литература [253]
Глава 8. Свойства (?)-сопряженных молекул [255]
  8.1. Расчет энергий молекулярных орбиталей в методе МОХ. Аннулены [255]
    8.1.1. Система циклопропенила [256]
    8.1.2. Циклобутадиен [258]
    8.1.3. Циклопентадиенил. Аналитическое решение и графическое определение энергий МО аннуленов [262]
    8.1.4. Бензол. Правило Хюккеля (4n+2) [265]
    8.1.5. Циклогептатриенил [266]
    8.1.6. Циклооктатетраен [266]
  8.2. Правило 4n+2 и электронное строение сопряженных циклических соединений. Антиароматичность [268]
  8.3. Расчет коэффициентов при атомных орбиталях в МО Хюккеля [270]
    8.3.1. Этилен [270]
    8.3.2. Аллил [272]
    8.3.3. Бутадиен [273]
    8.3.4. Коэффициенты при АО в векторной и матричной формах. Уравнения метода Хюккеля как задача на собственные значения [276]
  8.4. Высшие полиены [278]
  8.5. Циклические полвены, имеющие вид колец Мебиуса [280]
  8.6. Молекулы с гетероатомами [283]
  8.7. Электронные плотности, заряды, порядки связей и поляризуемости, матрица плотности первого порядка [287]
  8.8. Решение уравнений метода ППП для молекулы формальдегида. Сопоставление с хюккелевским расчетом [293]
  8.9. Свойства альтернантных углеводородов [296]
  8.10. Теплоты атомизации полиенов [302]
  8.11. Энергетические критерии ароматичности [304]
    8.11.1. Хюккелевская энергия резонанса [304]
    8.11.2. Дьюаровская энергия резонанса [305]
    8.11.3. Энергия резонанса для возбужденных состояний [308]
  8.12. Расчет физических свойств сопряженных соединений [309]
    8.12.1. Потенциалы ионизации и сродство к электрону [309]
    8.12.2. Электронные спектры поглощения [311]
    8.12.3. Спектры ЭПР и распределение спиновой плотности в сопряженных молекулах [312]
  8.13. Индексы реакционной способности (?)-сопряженных молекул [316]
    8.13.1. Общие ограничения [316]
    8.13.2. Приближение изолированной и реагирующей молекулы [318]
    8.13.3. Электрофильное замещение [319]
    8.13.4. Нуклеофильное замещение [323]
    8.13.5. Реакции радикального замещения [327]
    8.13.6. Реакции присоединения [330]
Глава 9. Качественные методы определениа пространственного и электронного строения молекул [331]
  9.1. Принципы качественной теории молекулярных орбиталей [332]
  9.2. Взаимодействие двух орбиталей [333]
  9.3. Взаимодействие нескольких орбиталей фрагментов [337]
  9.4. Построение орбиталей сложных молекул [340]
    9.4.1. Орбитали связей и групп [340]
    9.4.2. Молекулярные орбитали этилена и иона метония [343]
    9.4.3. Орбитали циклических систем [347]
    9.4.4. Орбитали металлоорганических фрагментов. Изолобальная аналогия [351]
    9.4.5. Полиэдрические органические молекулы и ионы [356]
  9.5. Устойчивость полиэдрических структур и правила счета скелетных и валентных электронов [360]
Глава 10. Стереохимия соединений непереходных элементов [369]
  10.1. Диаграммы Уолша [369]
    10.1.1. АН2- и АХ2-системы [370]
    10.1.2. АН3- и АХ3-системы [375]
    10.1.3. АН4-системы [376]
    10.1.4. А2Н4-системы [378]
  10.2. Теория гибридизации [381]
    10.2.1. Локализованные молекулярные орбитали [381]
    10.2.2. ЛМО и концепция гибридизации атомных орбиталей [385]
    10.2.3. Гибридизация и пространственная направленность химических связей [388]
    10.2.4. Неэквивалентные гибридные атомные орбитали [394]
  10.3. Теория отталкивания электронных пар валентных орбиталей [397]
    10.3.1. Основные положения [397]
    10.3.2. Развитие теории ОЭПВО [399]
    10.3.3. Недостатки теории ОЭПВО и отклонения от ее предсказаний [404]
Глава 11. Строение координационных соединений [407]
  11.1. Координационная связь [407]
  11.2. Типы координационных полиэдров [409]
  11.3. Теория кристаллического поля [414]
    11.3.1. Расщепление d-уровней центрального иона [416]
    11.3.2. Количественная оценка расщеплений [420]
    11.3.3. Спектрохимический ряд [422]
    11.3.4. Комплексы сильного и слабого полей. ТКП и магнитные свойства комплексов [424]
    11.3.5. Энергия стабилизации кристаллическим полем [428]
    11.3.6. Более строгое рассмотрение расщепления уровней для d (?)-конфигураций центральных ионов [430]
  11.4. Применение теории молекулярных орбиталей для описания электронного строения координационных соединений [433]
    11.4.1. МО координационных соединений с лигандами, имеющими (?)-орбитали [434]
    11.4.2. МО координационных соединений с лигандами, имеющими р- и (?)-орбитали [437]
    11.4.3. (?)-Комплексы и металлоцены [440]
    11.4.4. Правило 18 электронов [448]
  11.5. Деформации координационных полиэдров и эффекты Яна—Теллера [453]
Глава 12. Структурно нежесткие молекулы [455]
  12.1. Основные типы структурной нежесткости [456]
  12.2. Методы исследования структурно нежестких молекул [459]
  12.3. Электронная природа структурной нежесткости молекулы [465]
  12.4. Политопные перегруппировки [468]
    12.4.1. Пирамидальная инверсия трикоординированиых структур [469]
    12.4.2. Плоская инверсия дикоординированных структур [471]
    12.4.3. Тетраэдрическая инверсия тетракоординироваяных структур [472]
    12.4.4. Пентакоординированные структуры. Псевдовращение Берри [476]
    12.4.5. Структуры с более высокими координационными числами [479]
  12.5. Туннельный механизм превращений структурно нежестких молекул [480]
  12.6. Таутомерия [481]
  12.7. Внутреннее вращение [485]
Глава 13. Сохранение орбитальной симметрии в химических реакциях [490]
  13.1. Перициклические реакции [491]
    13.1.1. Реакции циклоприсоединения [492]
    13.1.2. Электроциклические реакции [493]
    13.1.3. Сигматропные реакции [495]
  13.2. Анализ перициклических реакций с помощью метода корреляционных диаграмм [496]
    13.2.1. Циклоприсоединение [496]
    13.2.2. Электроциклические реакции [502]
    13.2.3. Истинные пути электроциклических реакций [504]
    13.2.4. Обобщенное правило отбора по симметрии для согласованных перициклических реакций [506]
  13.3. Ароматичность и правила Вудворда—Хоффмана для перициклических реакций [506]
    13.3.1. Правила Циммермана для перициклических реакций [506]
    13.3.2. Анализ сигматропных реакций [508]
    13.3.3. Обобщенное правило Вудворда—Хоффмана и свойства хюккелевских и мебиусовских систем базисных орбиталей [510
  13.4. Применение теории возмущений для анализа перициклических реакций [511]
    13.4.1. Расчет энергий взаимодействия по методу межмолекулярных орбиталей [512]
    13.4.2. Расчет начальных участков пути химической реакции [516]
  13.5. Граничные орбитали взаимодействующих молекул и оптимальный путь химической реакции [519]
Глава 14. Метод МО для твердого тела [523]
  14.1. Трансляционная симметрия [524]
  14.2. МО и энергетические зоны [526]
  14.3. Плотность состояний [530]
Указания к решению задач [534]
Ответы и решения задач [538]
Приложения [551]
Формат: djvu
Размер:8371112 байт
Язык:RUS
Рейтинг: 336 Рейтинг
Открыть: