Строение вещества. Учеб. пособие для вузов. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.» «Высш. школа», 1978. 304 с. с ил.
Изложены современные представления о строении атомов, молекул, кристаллов и о природе химической связи; рассмотрены методы изучения структуры веществ.
Настоящий курс изложен таким образом, что он может предшествовать курсу общей и неорганической химии или проходить одновременно с ним, что способствуе*г повышению уровня знаний по неорганической химии и более углубленному изучению органической и аналитической химии
Задачей данного руководства явилось изложение основных законов, понятий и представлений. Математический аппарат книги доступен читателю, знакомому только с началами математического анализа. Ряд вопросов в свети с этим изложен в несколько упрощенном виде.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В наше время происходит перестройка научных дисциплин, связанная с осуществлением научно-технической революции. В частности, представления, о строении вещества, которые раньше были частью физики и химии, все более обособляются в самостоятельную отрасль знаний со своим математическим аппаратом и научной методологией. Это обусловлено в первую очередь тем, что основным инструментом познания и решения задач в данной области стала квантовая механика. С другой стороны, без теории строения вещества теперь немыслимо развитие самых разнообразных областей науки и техники — от астрофизики до сельского хозяйства.
Отмеченные обстоятельства требуют более глубокого, чем ранее, ознакомления студентов-химиков с вопросами строения вещества на первом курсе вузов. С этой целью написана данная книга. В ней изложены современные представления о строении атомов, молекул, кристаллов и природе химической связи; рассмотрены некоторые методы исследования структуры. При изложении методов структурного исследования основное внимание уделено газовой электронографии. Это сделано по двум причинам. Во-первых, электронография, использующая дифракцию электронов, на наш взгляд, является наиболее яркой иллюстрацией представления о волновых свойствах материальных частиц, лежащего в основе квантовой механики. Во-вторых, теорию этого метода (в отличие от других) можно изложить доступно для первокурсника с полным выводом рабочего уравнения и описанием определения (методом проб и ошибок) строения молекул, содержащих довольно много атомов (С6Н6, СС14 и др.).
Предполагается, что проработка изложенного в данной книге материала будет предшествовать курсу общей и неорганической химии или^ проходить одновременно с ним. Авторы убеждены, что фактический материал неорганической химии можно полноценно изучить только на основе теории строения вещества и учения об энергетике химических процессов — химической термодинамики*.
Теория строения вещества является, вероятно, наиболее сложной областью современного естествознания; она использует практически
Сведения об энеРгетике химических процессов, необходимые для изучения ч-РПп„тНе°рГанической химии, даны в книге М. X. Карапетьянца «Введение в теорию химических процессов». М., «Высшая школа», 1975.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие .........
ЧАСТЬ!. СТРОЕНИЕ АТОМА
Введение.......................................... &
1. Атомы (5). 2. Число Авогадро (6). 3. Массы и размеры атомов (9). 4. Состав» ные части атома — электроны и ядро (10). . ,
Глава первая. Атомные спектры.................... . . . 12
1. Принцип действия спектрографа; виды спектров (12). 2. Спектр водорода (13). 3. Спектры других элементов (14). 4, Представление о 'световых квантах (15). 5. История развития" представлений о строении атома (17)
Глава вторая. Волновые свойства материальных частиц.......... 20
1. Двойственная природа света (20). 2. Закон взаимосвязи массы и энергии (21), 3. Эффект Комптона (22). 4. Волны де Вройля (24), 5. Квантовая механика; уравнение Шр^дингера (26). Глава третья. Квантовомеханическое объяснение строения атомов .... 29
. 1. Решение уравнения Шредингера для одномерного потенциального ящика (29). Ч, 2. Трехмерный потенциальный ящик (33). 3". Одномерный жесткий ротатор (36). , 4. Квантовомеханическое объяснение строения атома водород^ (37). 5. Квантовые ' числа электронов в атомах (42). 6. Многоэлектронные атомы (46). 7. Происхож- -.
дение спектров (48). 8. Энергетические характеристики атомов — энергия ионизации и сродство' к электрону (51) •
Ч А С Т Ь 1\ -•
ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА И СТРОЕНИЕ АТОМОВ ЭЛЕМЕНТОВ
Введение...............-.....................«....., 55
1. Современная формулировка периодического закона (55). 2. Структура периодической системы (59), л. Предсказание свойств веществ «'помощью периодического закона (63) . ~ Глава первая. Периодическая система и строение атомов элементов .... 66
1. Заполнение электронных слоев и оболочек (66). 2. Закономерности в изменении - энергий ионизации (74) t 3. Вторичная периодичность (77) Глава вторая. Элементарные сведения о формах и свойствах химических
соединений........................... 78
1. Степень окисления (78). 2. Атомные и ионные радиусы (80) .3. Координационное число (85). 4. Соединения, содержащие связи Э—Н и Э—О-(86). 5. Кислоты, основания и амфотерные соединения (86). 6. Зависимость силы кислот и оснований от заряда и радиуса иона образующего их элемента (87)
Глава третья. Электронное строение и свойства элементов и их соединений..........-...................... 89
, 1. Первая группа (89). 2. Вторая группа (90)/ 3, Третья группа (91). 4. Четвертая группа (93). 5. Пятая группа (93). 6. Шестая группа (94). 7. Седьмая труп- • па (95). 8. Восьмая группа (96). 9. Некоторые выводы (97). '
.Рлавя-четвертая. О значении периодического закона, ......;.... 98
Ч А С Т Ь I I I. СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
Введение....... . ...................................
1. Молекулы, ионы, свободные радикалы (101). 2. История развития представлений о химической связи и валентности (102). 3. Теория химического строения А. М. Бутлерова (104). 4, Структурная изомерия (106). 5. Пространственная.
101
' Основные характеристики химической связи - длина, на-
113
Г л а в-а' т ре т ь я'. Основные типы химической ев»*» - т,-—.. - —"""Г.— !3з
-а т -р е т ь я. v^nupnoic m..» „..,....----
" связи................................
1. Электроотрицательность элементов (133). 2. Ионная и ковалентная связи (134). 3. Дипольный момент и строение молекул (136). 4. Эффективные заряды (141)
30»
Глава четвертая.- Квантовомеханическое объяснение ковалентной связи
1. Решение уравнения Шредингера с использованием приближенных функций (143).
2. Кривые энергии для молекул (149). 3. Результаты квантовомеханического рассмотрения молекулы водорода по Гейтлеру и Лондону (151). 4. Валентность элементов на основании теории Гейтлера и Лондона (156). 5. Объяснение направленной валентности (161). 6. Одинарные, двойные и тройные связи (169). 7. До-Норно-акцепторная связь (177). 8. Связь в электронодефицитных молекулах (182). 9. Метод молекулярных орбиталей (183). 10. Молекулярные орбитали в двухатомных молекулах, состоящих из атомов 1-го и 2-го периодов (189). 11. Метод X юкке ля (193)
Глава пятая. Ионная связь...........................
1. Энергия ионной связи (203). 2. Поляризация ионов (206). 3. Влияние поляризации на свойства веществ (209). 4. Полярная связь и электроотрицательность (212).
Глава шестая. 'Химическая связь в комплексных соединениях ...... 213
1. Комплексные соединения (213). 2. Изомерия комплексных соединений (215).
3. Объяснение химической связи в комплксных соединениях с помощью электростатических представлений (216). 4. Квантовомеханические методы трактовки химической связи в комплексных соединениях (217). 5. Метод валентных связей (218). 6. Теория кристаллического поля (221). 7. Молекулярные орбитали в коы-
. плексных соединениях (225) Глава седьмая. Водородная связь...................... 233
Ч А С Т Ь I V. -
СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА В КОНДЕНСИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ
Введение.......................................... 23;
1. Агрегатные состояния (237). 2. Межмолекулярное взаимодействие (240)
Главапервая. Кристаллическое состояние . . ................ 24!
1. Особенности кристаллического состояния (243). 2. Исследование структуры кристаллов (249). 3. Типы кристаллических решеток (253). 4. Некоторые кристаллические структуры (255). 5. Дефекты в кристаллах (262). 6. Энергетика ионных кристаллов (265). 7. Металлы и полупроводники (270)
Глава вторая.. Жидкое и аморфное состояния................ 276
1. Строение жидкостей (276). 2. Строение жидкой воды (279). 3. Растворы электролитов (280). 4. Аморфное состояние (285)
Приложения . j . •.................................... 288
1. Определение отношения elm для электрона (288). 2. Характеристики волнового движения. Интерференция и дифракция волн (289). 3. Построение уравнения Шредингера (291). 4. Поляризация света (292). 5. Вывод соотношения, описывающего дифракцию электронов на молекулах (293). 6. Момент инерции (293). 7. Выражения для волновых функциий гибридных орбиталей (296). 8. Спин элект-, рона и магнитные свойства вещества (297). 9. Расчет спектров поглощения поли-метиновых красителей (298). 10. Решение однородных систем линейных уравнений (299). 11. Значения использованных единиц измерения и физических констант в системе СИ (300) ,
Литература ..................,...................... зсч
Цена: 150руб.
