В книге изложена современная квантовая теория электронного строения молекул. Книга задумана авторами как учебное пособие, поэтому первая ее часть имеет описательный характер и рассчитана на студентов младших курсов, не имеющих еще достаточной физико-математической подготовки; вторая же часть написана для читателей с физико-математической подготовкой в объеме курса для студентов химических факультетов. Лучшему усвоению материала способствуют задачи, имеющиеся почти в каждой главе. В конце книги помещены специальные указания, помогающие найти правильный путь решения задач.
Книга предназначена прежде всего для студентов и аспирантов химических вузов; она представляет также большой интерес для научных работников — физикохимиков, физиков, биологов, соприкасающихся в работе с вопросами строения молекул и химической связи.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Предлагаемая вниманию читателей книга по теории валентности написана на основе курса лекций, прочитанного авторами в Шеффилдском университете, и предназначена служить учебником квантовой химии для студентов химических специальностей. В настоящее время на русском языке имеется лишь одна книга, в некоторой степени удовлетворяющая этому назначению,—перевод 2-го издания пользующейся заслуженным успехом книги Коулсона «Валентность» *).
Оглавление показывает, что в названиях отдельных глав и их последовательности, т. е. в выборе содержания и построения книги, авторы довольно близко следовали книге Коулсона. В начальных главах даны элементы квантовой механики, теории валентности и теории атомных спектров. Далее излагаются основные методы теории электронных оболочек молекул — метод молекулярных орбиталей и метод валентных связей — в применении к двухатомным и затем к многоатомным молекулам. В последующих главах рассматриваются теория поля лигандов, л-электронное приближение в органической химии и некоторые специфические типы химических связей.
В предисловии авторы отмечают, что их книга по степени использования математического аппарата занимает промежуточное положение между книгой Коулсона и книгой Эйринга, Уолтера, Кимбалла.**) Действительно, в отличие от Коулсона авторы чаще обращаются к математическому аппарату линейной алгебры и более широко
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ...................... 5
Из предисловия авторов к английскому изданию ..... 8
Предисловие авторов к русскому изданию ....... 9
Обозначения и сокращения ............... ц
Глава 1. Основы теории атома ............. 15
Глава 2. Электрон в поле постоянного потенциала .... 27
Глава 3. Атом водорода . . ............... 32
Глава 4. Многоэлектронные атомы и периодическая система
элементов ............ ....... . . 48
Глава 5. Основные принципы теории валентности .... 57
Глава 6. Математические основы квантовой механики . . . 92
6.1. Постулаты .............. . ..... 92
6.2. Вариационный метод и теория возмущений .... 103
Глава 7. Волновые функции многоэлектронных систем . . 113,
7.1. Свойство антисимметрии ............ 113
7.2. Приближение Борна — Оппенгеймера ...... -'116
Глава 8. Симметрия .................. 120
8.1. Введение в теорию групп симметрии ..... . 120
8.2. Представления групп .............. 129
8.3. Применения теории групп в задачах теории валентности ..................... 137
Глава 9. Момент импульса и уровни энергии атома .... 150
9.1. Операторы момента импульса .......... 150
9.2. Уровни энергии атома ............. 154
9.3. Влияние принципа Паули ............ 164
9.4. Атомные спектры ................ 168
9.5. Атом гелия .................. 172
9.6. Энергии рассел-саундерсова взаимодействия . . . 183
Глава 10. Метод молекулярных орбиталей и его применение
в теории электронной структуры двухатомных молекул 186
10.1. Молекулярный ион водорода ......... 186
10.2. Молекулярные орбитали гомоядерных двухатомных молекул .................... 192
10.3. Корреляционные диаграммы .......... 202
10.4. Гетероядерные двухатомные молекулы .... 205
10.5. Правило непересечения ............ 215
10.6. Более точные расчеты ............. . 217
10.7. Уравнения метода ССП и энергии МО ..... 219
Глава 11. Метод валентных связей и его применение к двух-
атомным молекулам ..... 228
11.1. Молекула водорода
СОДЕРЖАНИЕ 519
11.2. Гомоядерные двухатомные молекулы...... 232
11.3. Гетероядерные двухатомные молекулы..... 237
Глава 12. Химическая связь в многоатомных молекулах 243
12.1. Сравнение методов МО и ВС для двухатомных молекул.................... 243
12.2. Более точные волновые функции молекулы водорода ..................... 250
12.3. Роль гибридизации в методах ВС и МО .... 251
12.4. Применение метода МО к многоатомным молекулам .................... 258
12.5. Метод ВС и метод атомов в молекуле...... 265
Глава 13. Теория поля лигандов ............ 276
13.1. Простая теория кристаллического поля .... 276
13.2. Детальное рассмотрение комплексов слабых полей
в теории кристаллического поля........ 284
13.3. Комплексы сильных полей........... 296
13.4. Спин-орбитальное взаимодействие........ 302
13.5. Метод МО.................. 305
13.6. Тетраэдрические и плоские комплексы..... 313
13.7. Эффект Яна — Теллера............ 319
13.8. Электронные спектры комплексов переходных металлов................... 322
13.9. Выводы................... 326
Глава 14. Электронная структура молекул с дефицитом
электронов..................... 330
14.1. Структура диборана.............. 330
14.2. Трехцентровые орбитали атомов бора..... 336
14.3. Многогранники, образованные атомами бора . . 340
14.4. Другие структуры с электронным дефицитом - . 342
14.5. Критика понятия электронного дефицита . . . 343
Глава 15.я-Электронное приближение в теории органических молекул ................... 345
15.1. Введение................... 345
15.2. Метод МО в приближении Хюккеля...... 348
15.3. Использование симметрии при построении орби-
• талей в приближении Хюккеля........ 357
15.4. Циклические сопряженные полиолефины и хюкке-левское правило 4ге -J- 2............ 362
15.5. Полициклические системы........... 367
15.6. Неклассические структуры........... 370
15.7. Гетероатомные молекулы ........... 373
15.8. Критика метода Хюккеля........... 377
15.9. Учет взаимодействия электронов в я-электронпом приближении................. 385
15.10. Модель свободных электронов для молекул, содержащих я-электроны............ 390
Глава 16. Электронная теория органической химии .... 394
16.1. Введение................... 394
16.2. Индуктивный /„-эффект в насыщенных системах 395
16.3. Резонансные эффекты............. 401
16.4. Индуктивный /я-эффект в ненасыщенных системах 411
16.5. Сверхсопряжение............... 415
16.6. Современное состояние электронной теории органической химии................ 418
Глава 17. Химические реакции и относительная реакционная способность в органической химии..... 420
17.1. Ароматическое электрофильное замещение . . . 422
17.2. Приближение изолированной молекулы .... 424
17.3. Приближение локализации........... 429
17.4. Атака нуклеофилами и радикалами ...... 433
17.5. Сопоставление индексов реакционной способности 435
17.6. Влияние заместителей на реакционную способность 438
Глава 18. Слабая химическая связь........... 441
18.1. Силы Ван-дер-Ваальса............. 441
18.2. Донорно-акцепторные комплексы........ 443
18.3. Водородная связь............... 450
18.4. Сандвичеобразные соединения......... 454
Литература....................... 457
Указания к решению задач............... 460
Решение задач..................... 473
Цена: 150руб.
