) Симметрия глазами химика: Пер. с англ.-М.: Мир, 1989.-496 с., ил.
ISBN 5-03-000276-6
Книга известных венгерских ученых написана в необычном ключе и находится на грани между популярным и строго научным рассмотрением проблемы. В форме, доступной химикам всех специальностей, рассматриваются представления о симметрии для различных химических проблем, начиная с простейших молекул и кончая химическими реакциями и кристаллами.
Для химиков - научных работников, инженеров, преподавателей и студентов.
'03000000-384
Для человеческого разума симметрия обладает, по-видимому, совершенно особой притягательной силой. Нам нравится смотреть на проявление симметрии в природе, на идеально симметричные сферы планет или Солнца, на симметричные кристаллы, на снежинки, наконец, на цветы, которые почти симметричны.
Р. Фейнман
От переводчика
Настоящая книга принадлежит перу супругов Харгиттаи - известных венгерских ученых, специализирующихся в области изучения строения молекул методом газовой электронографии. Их научные интересы достаточно полно иллюстрируются двумя предыдущими книгами [1, 2], переведенными на русский язык. Однако теперь эти авторы предстают перед нами в новом свете. У данной книги уже была одноименная предшественница, написанная на венгерском языке [3]. Кроме того, И. Харгиттаи, выступая в роли редактора, недавно выпустил уникальный сборник объемом 1045 страниц под названием «Симметрия: Единое представление» [4]. Для участия в этом сборнике было привлечено более 70 авторов-представителей естественных и гуманитарных наук. Как отмечается в рецензии [5], диапазон тем, развиваемых авторами, чрезвычайно широк и простирается от вопросов симметрии в физике элементарных частиц до описания народных танцев. Некоторые из этих материалов используются в данной книге.
Выход в свет английского варианта книги был отмечен появлением ряда положительных отзывов в журналах Nature, Science, New Scientist, J. Chem. Education, Scientific American (CM. [5]). В чем секрет такого успеха? Может быть, о симметрии написано мало книг? Просмотр прилагаемой обширной библиографии, а также приводимая дополнительная литература [6-13] убеждают нас в обратном. Ответ на поставленный вопрос можно попытаться дать, сравнив данное произведение с книгой Джаффе и Орчина «Симметрия в химии» [6]. Параллельное сопоставление текстов позволяет выделить по крайней мере три особенности, свидетельствующие в пользу данной книги.
1. За время, прошедшее с выхода в свет книги Джаффе и Орчина (1965 г.), в химии появилось много новых данных, которые не излагались на научно-популярном уровне. Важным примером может служить принцип сохранения орбитальной симметрии Вудворда-Хоффмана, сыгравший в химии поистине революционную роль.
2. Книгу супругов Харгиттаи отличает оригинальное оформление. Книга изобилует интересным иллюстративным материалом. Примеры применения симметрийных представлений в химии переплетаются с примерами, взятыми из природы, из области искусства, архитектуры,
Оглавление
ит переводчика..................... 5
Дополнительная литература.............. 7
Предисловие авторов к русскому изданию........... 8
Предисловие ...................... 9
Глава 1. Введение.................... И
Литература .................... 17
Глава 2. Простые н комбинированные типы симметрии ...... 18
2.1. Зеркальная симметрия ................ 18
2.2. Поворотная симметрия ................ 31
2.3. Комбинированные типы симметрии............ 39
2.3.1. Поворотная ось с пересекающимися плоскостями симметрии 39
2.3.2. Поворотная ось с перпендикулярной плоскостью симметрии 41
2.3.3. Поворотная ось с пересекающимися плоскостями симметрии
и перпендикулярной плоскостью симметрии ..... 42
2.4. Инверсия ..................... 55
2.5. Особая точка и трансляционная симметрия......... 60
2.6. Полярность .................... 63
2.7. Хиральность .................... 69
2.7.1. Асимметрия и диссимметрия ........... 74
2.7.2. Связь с происхождением жизни .......... 76
2.7.3. "La coupe du roi" ............... 78
2.7.4. Поворотная ось с перпендикулярными осями второго порядка 81
2.8. Правильные многогранники .............. 82
Литература .................... 91
Глава 3. Молекулы, их форма и геометрическое
3.1. Формулы и изомеры ................. 94
3.2. Поворотная изомерия................. 95
3.3. Номенклатура в симметрии .............. 99
3.4. Нахождение точечной группы молекулы.......... 101
3.5. Примеры ..................... ЮЗ
3.6. Последствия замещения ................ ИЗ
3.7. Строение полиэдрических молекул ............ 1'7
3.7.1. Каркасные гидриды бора ...........• '21
3.7.2. Полициклические углеводороды .......... '^
3.7.3. Молекулы с центральным атомом......... '•"
3.7.4. Закономерности в расстояниях между валентно-несвязанными
строение..... 93
атомами
137
3.7.5. Модель отталкивания электронных пар валентной оболочки
(ОЭПВО) ........._ 142
17.6. Последствия внутримолекулярного движения '''.'.'.'. 169
Литература ..... 177
Оглавление 493
Глава 4. Полезный математический аппарат .......... 182
4.1. Группы ...................... 182
4.2. Матрицы ..................... 187
4.3. Представления групп ................. 195
4.4. Характер представления ................ 201
4.5. Таблицы характеров ................. 202
4.6. Антисимметрия ................... 209
4.7. Сокращенный метод нахождения представлений....... 216
4.8. Приведение представления ............... 218
4.9. Вспомогательные соотношения ............. 220
4.9.1. Прямое произведение .............. 220
4.9.2. Интегралы от произведения функций ........ 221
4.9.3. Оператор проектирования ............ 222
4.10. Динамические свойства................ 223
4.11. Где это применить? ................. 225
Литература .................... 226
Глава 5. Колебания молекул................ 227
5.1. Нормальные колебания ................ 227
5.1.1. Число нормальных колебаний........... 227
5.1.2. Симметрия нормальных колебаний......... 229
5.1.3. Тип нормальных колебаний ........... 233
5.2. Координаты симметрии ................ 234
5.3. Правила отбора................... 236
5.4. Примеры ..................... 237
Литература .................... 244
Глава 6. Электронное строение атомов и молекул........ 246
6.1. Одноэлектронная волновая функция ........... 248
6.2. Многоэлектронные атомы ............... 257
6.2.1. Электронные конфигурации элементов........ 259
6.3. Молекулы ..................... 261
6.3.1. Построение молекулярных орбиталей ........ 261
6.3.2. Электронные состояния ............. 271
6.3.3. Примеры построения молекулярных орбиталей .... 273
6.4. Влияние симметрии окружающей среды.......... 298
6.5. Эффект Яна-Теллера................. 304
6.6. Квантовохимические расчеты .............. 308
Литература .................... 311
Глава 7. Химические реакции................ 313
7.1. Поверхность потенциальной энергии ........... 314
7.1.1. Координата реакции .............. 316
7.1.2. Правила симметрии для координаты реакции..... 317
7.2. Электронное строение................. 320
7.2.1. Изменения в ходе химической реакции ....... 320
7.2.2. Граничные орбитали: ВЗМО и НСМО........ 321
7.2.3. Сохранение орбитальной симметрии ........ 322
7.2.4. Анализ максимально симметричного состояния .... 323
7.3. Примеры ..................... 324
7.3.1. Циклоприсоединение .............. 324
7.3.2. Внутримолекулярная циклизация.......... 339
7.3.3. Обобщенные правила Вудворда-Хоффмана...... 345
7.4. Концепция Хюккеля - Мёбиуса ............. 345
7.5. Изолобальная аналогия ................ 349
Литература .................... 357
Глава 8. Пространственные группы симметрии ......... 359
8.1. Расширение к бесконечности .............. 359
8.2. Бордюры ..................... 364
8.3- Двусторонние ленты ................. 368
8.4. Стержни...................... 371
8.5. Двумерные пространственные группы ........... 377
8.5.1. Некоторые простые сетки ............ 385
8.5.2. Зрительное воздействие узоров .......... 393
8.5.3. Муаровые узоры................ 398
Литература .................... 402
Глава 9. Симметрия в кристаллах .............. 403
9.1. Основные законы .................. 406
9.2. 32 кристаллографические точечные группы ......... 411
9.3. Ограничения .................... 416
9.4. 230 пространственных групп .............. 425
9.5. Каменная соль и алмаз ................ 430
9.6. За пределами совершенной системы ........... 432
9.7. Плотная упаковка .................. 440
9.7.1. Шаровая упаковка ............... 442
9.7.2. Молекулярные кристаллы ............ 455
Сверхсимметрия ................... 466
Эффекты кристаллического поля............. 469
9.9.1. Структурные различия между свободными молекулами и молекулами в кристалле............. 470
9.9.2. Конформационный полиморфизм ......... 478
9.10. Не забывайте нас .................. 479
Литература .................... 481
Предметный указатель................ 484
Цена: 500руб.
