Основы квантово-химического описания электронного строения молекул

Книга всесторонне и доходчиво, а самое главное методологически правильно знакомит с теорией химической связи и результатами ее применения к описанию строения и свойств соединений различных классов. Сначала изложены доквантовые идеи Дж. Льюиса о валентных (льюис овых) структурах и показано, что уже на основе представлений об обобществлении электронных пар и простого правила октета при помощи логических рассуждений о кратности связей и формальных зарядах на атомах удается без сложных математических выкладок, как говорится на пальцах , объяснить строение и свойства многих молекул. По существу, с этого начинается ознакомление с пронизывающими всю современную химию воззрениями и терминами одного из двух основных подходов в квантовой теории химического строения-метода валентных связей (ВС). К сожалению, несмотря на простоту и интуитивную привлекательность этих представлений, метод ВС очень сложен в вычислительном отношении и не позволяет на качественном уровне решать вопрос об энергетике электронных состояний молекул, без чего нельзя судить о их строении. Поэтому далее квантовая теория химической связи излагается, в основном, в рамках другого подхода-метода молекулярных орбиталей (МО). На примере двухатомных молекул вводятся важнейшие представления теории МО об орбитальном перекрывании и энергетических уровнях МО, их связывающем характере и узловых свойствах, а также о симметрии МО. Все это завершается построением обобщенных диаграмм МО для гомоядерных и гете-роядерных двухатомных молекул и обсуждением с их помощью строения и свойств многих конкретных систем попутно выясняется, что некоторые свойства молекул (например, магнитные) удается объяснить только на основе квантовой теории МО. Далее теория МО применяется к многоатомным молекулам, причем в одних случаях это делается в терминах локализованных МО (сходных с представлениями о направленных связях метода ВС) и для их конструирования вводится гибридизация атомных орбиталей, а в других-приходится обращаться к делокализованным МО. Обсуждение всех этих вопросов завершается интересно написанным разделом о возможностях молекулярной спектроскопии при установленни строения соединений здесь поясняются принципы колебательной спектро- [c.6]

ОСНОВЫ КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ ЭЛЕКТРОННОГО СТРОЕНИЯ МОЛЕКУЛ [c.235]

Главы 1—6 посвящены основам теоретических представлений и матема тическому аппарату квантовой химии. В гл. 7 и 8 обсуждается строение атома. В гл. 9—15 развивается теория электронного строения молекул. Большое внимание прн этом уделяется теории Хюккеля ввиду ее предельной простоты. (Она позволяет дать полуколнчественное описание химической связи без сложных математических вычислений интегралов или проведения итерационных процедур.) В гл. 16 рассматриваются колебания молекул, а в гл. 17 — их магнитные свойства (главным образом магнитный резонанс). Эти две главы иллюстрируют проблемы, не связанные с электронными волновыми функция.ми. Более того, если магнетизм рассматривается в чисто спиновом приближении, то базисный набор, являющийся полным в рамках этого приближения, может быть использован для построения волновых функций. Глава 18, посвященная химической кинетике, показывает, что многие важные сведения удается получить на основе чисто качественного применения кваитовохнмических представлений. [c.8]

Тот факт, что два противоположных представления могут быть использованы для развития расчетных методов, подчеркивает гибкость квантовой химии. Однако при описании строения молекул подобная двойственность неоднократно приводила к недоразумениям. По-видимому, в данном случае нет необходимости как-то объединять эти два подхода. Это зависит прежде всего от мнения исследователя и соображений практического удобства. Например, представления о делокализации используются при рассмотрении процессов ионизации и возбуждения, а представление локализации чаще применяется при обсуждении химических проблем (хотя в каждом конкретном случае время от времени признается противоположная точка зрения). Однако на основе этих подходов могут быть развиты два типа приближений, отличающихся методами расчета, но приводящих к единому результату — описанию полной электронной структуры. При этом начальные приближения могут быть даже эквивалентны математически, как в случае применения теории молекулярных орбиталей (МО) для основных состояний с закрытой оболочкой, олисываемых двумя отличающимися фазовым множителем слейтеровскими детерминантами, построенными из делокализованных или локализованных МО. [c.75]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология