химическая связь-ДЖ.Маррел Москва 1980 383стр. Книга посвящена теории химической связи, которая стала универсальным аппаратом трактовки химических свойств и реакционной способности молекул. Данная монография уникальна в том отношении, что в ней обсуждаются.общехимические проблемы с учетом последних достижений в области вычислительных методов. Предназначена для химиков широкого профиля; может быть использована в качестве учебного пособия студентами химических вузов. Среди многих переводных и отечественных книг, посвященных интенсивно развивающейся квантовой теории молекул, новая книга Дж. Маррела, С, Кеттла, Дж. Теддера «Химическая связь» * выделяется тем, что она адресована достаточно широкому кругу читателей. По замыслу авторов — это учебник для студентов-химиков, представляющий «введение в предмет», однако принятый в книге метод изложения материала и полнота охвата темы (при небольшом объеме) делают ее полезной и нужной для всех исследователей-химиков. Специалистам в области квашовой химии книга, естественно, покажется «введением в предмет», который они знают, тем не менее они несомненно прочтут книгу с удовольствием и смогут извлечь из нее пользу по крайней мере методического характера. Современная теория строения молекул многим представляется лишь разделом вычислительной математики, задача которого состоит в решении определенных уравнений квантовой механики. Данная книга убедительно показывает, что это представление ошибочно. Разумеется, авторы не пытаются обойтись без квантовой механики, ее понятий и принципов, но они и не требуют, чтобы читатель свободно владел предметом — достаточно иметь о нем некоторое общее представление. На основе нескольких фундаментальных (и имеющих четкий смысл) положений теоретической физики авторы строят систему химических принципов и понятий, объясняющих, как устроены молекулы и от чего зависят их свойства и взаимодействие. При этом оказалось возможным не уклоняться от обсуждения сложных вопросов и компактно излагать основные методы и результаты современных квантовохимических расчетов, хотя сами по себе эти расчеты весьма громоздки и обычно изложение их принципов действительно напоминает учебник по программированию, Материал в книге изложен просто, но не упрощенно; на пер^ вое место выдвигается смысл той или иной математической операции, а ее громоздкие подробности удачно обходятся (но не ,, !,См- также Маррел Дж., Кеттл С., Теддер Дж. Теория залеытности. М.: Мир, 1968.
Содержание Предисловие редактора русского перевода ...... ...... 5 Предисловие ................... ..... 7 Глава 1.......................... II Ранние концепции химической связи . ,............ П Литература...................... 13 Глава 2.......................... 14 Волны материи...................... 14 2.1. Волновая механика................. 14 2.2. Корпускулярно-волновой дуализм света......... 15 2.3. Уравнение Шрёдингера................ 19 2.4. Гамильтониан................... 23 2.5. Физический смысл волновой функции.......... 24 Глава 3.......................... 27 Атомные орбитали...................... 2' 3.1. Уравнение Шрёдингера для атома водорода........ 27 3.2. Форма атомных орбнталей.............. 31 3.3. Радиальные волновые функции атома водорода...... об 3.4. Орбитали многоэлектронных атомов........... 40 3.5. Энергии атомных орбиталей............. 45 3.6. Атомные единицы.................. 4о Литература . ..................... л ' .... 50 Глава 4 ..................... 50 Периодическая система элементов ............... 4Л. Периодическая таблица............. • • 4.2. Потенциалы ионизации, сродство к электрону и электроотрица- ^ тельности..................... gQ 4.3. Атомные радиусы.................. Ъ\ Литература...................... ... 62 Глава6....................... 62 Молекулярные электронные волновые функции.....• • • • ^ 5.1. Разделение электронного и ядерного движений . . . • g? 5.2. Электронные волновые функции и наблюдаемые . • • • ?3 5.3. Молекулярные орбитали двухатомных молекул . • • • ^9 5.4. Фотоэлектронная спектроскопия и теорема Купманса . • gg Литература..................... Глава 6..........................86 Приближение ЛКАО для молекулярных орбиталей.........86 6.1. Обоснование метода ЛКАО..............86 6.2. Применение метода МО ЛК.АО к молекулам от Liz до Fa . . 94 6.3. Вариационный принцип и секулярные уравнения.....104 6.4. Молекулярные орбитали гетероядерных двухатомных молекул 113 6.5. Методы ab-initio и эмпирические подходы.........120 6.6. Изоэлектронный принцип...............121 6.7. Конфигурации типа благородных газов и формальное состояние окисления.....................125 6.8. Ионная связь....................131 Литература......................133 Глава 7..........................135 Симметрия и орбитали....................135 7.1. Ограничения, налагаемые симметрией на молекулярные орбитали 135 7.2. Операции симметрии, точечные группы и таблицы характеров 140 7.3. Прямые произведения................ 150 7.4. Молекулярные орбитали линейных и изогнутых молекул АН2....................... 153 7.5. Диаграммы Уолша..................159 Литература......................162 Глава 8..........................163 Молекулярные орбитали и двухэлектронная связь ......... 163 8.1. Эквивалентность электронов и антисимметрия.......163 8.2. Эквивалентные и локализованные орбитали........166 8.3. Гибридизация....................174 8.4. Отталкивание электронных пар; геометрия молекул на основе подхода Седжвика—Пауэлла.............179 Литература.........,............185 Глава 9..........................186 Модель независимых электронов ................ [86 9.1. Гамильтонианы невзаимодействующих электронов.....186 9.2. Теория л-электронов Хюккеля.............190 9.3. Плотности заряда и порядки связей...........197 9.4. Альтерналтные углеводороды.............199 9.5. Корреляция свойств молекул в рамках теории л-электронов Хюккеля......................202 9.6. Введение других атомов в теорию Хюккеля........208 9.7. Расширенные модели Хюккеля.............209 9.8. Обобщенные орбитали и заселенности перекрывания .... 210 Литература......................215 Глава 10..........................216 Зонная теория полимеров и твердых тел.............216 10.1. Общее рассмотрение.................216 10.2. Бесконечный полней.................221 10.3. Металлы и твердые тела с ковалентной связью......228 10.4. Полупроводники..................234 Литература...................... 237 Глава 11......................... . 238 Теория возмущений.....................238 11.1. Решение уравнения Шрёдннгера для возмущенных систем .238 11.2. Уровни энергии многоэлектронных атомов.......243 Литература......................248 Глава 12..........................249 Теория поля лигандов.....................249 12.1. Случаи сильного и слабого поля лигандов........249 12.2. Октаэдрические комплексы..............251 12.3. Дырки и электроны................268 12.4. Комплексы с другой геометрией............271 12.5. Теория молекулярных орбиталей комплексов переходных металлов ......................274 12.6. Сандвичевые соединения...............281 Литература......................286 Глава 13..........................287 Основы метода валентных схем.................287 13.1. Волновая функция Гайтлера — Лондона для двухэлектронной связи.......................287 13.2. Валентные состояния и гибридизация..........298 13.3. Теория резонанса и канонические структуры ....... 301 Литература......................305 Глава 14.........................306 Химическая связь и реакционная способность...........306 14.1. Поверхности потенциальной энергии..........306 14.2. Теория скоростей реакций изолированной молекулы .... 311 14.3. Энергия локализации................314 14.4. Теория химических реакций в методе возмущений МО . . . 317 14.5. Теория граничных орбиталей.............321 14.6. Реакция циклоприсоединения и правила Вудворда—Гоффмана 326 14.7. Реакционная способность ароматических соединений и правило Хюккеля...................333 14.8. Влияние заместителей................339 Литература......................350 Глава 15..........................351 Межмолекулярные силы...................35! 15.1. Вандерваальсовы силы................351 15.2. Стерические силы..................357 15.3. Донорно-акцепторные комплексы и дативная связь .... 359 15.4. Водородная связь.................366 Литература......................372 Предметный указатель........................375 Указатель химических формул и соединений........., , 378