Объем учебников для студентов при переизданиях, как правило, увеличивается. Со времени первого издания этой .книги прошло двадцать лет и в химии произошло столько событий, что искушение увеличить ее объем было очень велико. Однако, мы постарались ему не поддаться. Книга полностью переписана. Некоторый материал ранних изданий (например, глава о теории Бора) удален, в то время как другие разделы (например, глава о строении кристаллических твердых тел) — расширены. Мы благодарны Королевскому Химическому Институту за разрешение включить в книгу материал, написанный одним из нас для изданной Институтом монографии по кристаллохимии.
Сведения о строении молекул уточнены и расширены с использованием наиболее надежных значений длин связей и валентных углов. Наиболее обновлен материал, по-видимому, в главе о комплексных соединениях, где, например, обсуждение соединений с координационными числами пять и семь занимает значительно больше мес!з( чем в предыдущих .изданиях. В прежние издания были включены исчерпывающие списки литературных ссылок на оригинальные работы по всем обсуждавшимся структурам,*однако в этом издании из-за небольшого объема сделать это оказалось невозможно. Поэтому мы часто ссылаемся на важные обзорные статьи, в которых можно найти указания на более ранние работы. Однако, как и раньше, в книгу включены ссылки на новые работы.
В настоящее время в студенческих курсах обращается большое внимание на спектроскопические методы, и мы написали новую главу, которая может служить введением в спектроскопию комплексных соединений.
Авторы
Глава 1. Историческое введение
1.1. Электричество и химическая связь......... 9
- 1.2. Образование связи с помощью электронной пары по Льюису—Ленг-
мюру.................. И
1.3. Квантовая теория химической связи......... 15
1.4. Литература................ 16
Глава 2. Экснериментальные основы квантовой теории
2.1. Единицы энергии.............. 17
2.2. Излучение абсолютно черного тела........ . 18
2.3. Фотоэлектрический эффект............ 20
2.4. Теория атома водорода Бора..........' . 22
2.5. Диаграммы энергетических уровней......... 24
2.6. Развитие теории Бора............. 25
Глава 3. Элементарная квантовая теория
3.1. Частицы и волны.............. 27
3.2. Новая квантовая теория и принцип неопределенности .... 28
3.3. Волны и волновые уравнения........... 30
3.4. Волновое уравнение для электронов......... 34
3.5. Операторная форма уравнения Шредингера....... 35
Глава 4. Атом водорода
4.1. Введение...........-...... 38
4.2. Полярные координаты.........."... 38
4.3. Допустимые решения и квантовые числа........ 39
4.4. 'Радиальные волновые функции R(r)......... 40
4.5. Радиальные функции распределения.......... 41
4.6. Угловые функции У(9,ф)............ 42
4.7. Орбитали и распределение электронной плотности . . . . .44
4.8. Уровни энергии............... 46
Глава 5. Квантовая теория и Периодическая система элементов
5.1. Волновое уравнение для многоэлектронных атомов ...... 47
5.2. Уровни энергии............... 48
5.3. Спин электрона............... 49
5.4. Принцип исключения Паули........"... 49
5.5. Энергии ионизации..........., . . 51
5.6.- Принцип построения (Aufbau) и Периодическая система элементов 53
5.7. Переходные периоды: элементы d-блоков........ 55
Глава 6. Метод молекулярных орбиталей
6.1. Введение................. 60
6.2. Соотношение между атомными и молекулярными орбиталями (приближение объединенного атома) .......... 61
6.3. Метод ЛКАО................ 63
6.4. Молекулярный ион водорода (Н8 )......... 65
6.5. Гомоядерные двухатомные молекулы......... 65
66 Гетероядерныс двухатомные молекулы......•. . 72
6?' Прочность связи ............... 75
6.8. Литература...............• '°
Глава 7. Метоц валентных связей
7.1. Введение................. 17
7.2. Молекулярный ион водорода........... if
73 Молекула водорода . . . -........... 80
74 Сравнение методов молекулярных орбиталей и валентных связей . -82
1.Ъ. Гетероядерпые двухатомные молекулы........ 84
76 Резонанс................в • 85
7.7. Резонанс: исторические представления и некоторые основные принципы .................. °^
Глава 8. Направленная валентность
Форма молекул, образованных элементами первого периода ... 91
Критерий максимального перекрывания........«95
8.3- Многоатомные молекулы. Описание по методам ВС и МО ... 96
8.4. Неэквивалентные орбитали............ 107
8.5. Молекулярные л-орбитали.......,..... 108
Описание с помощью эквивалентных орбиталей...... 112
Энергии связей............... ИЗ
Глава 9. Ионная, водородная и металлическая связи
9.1. Введение.................. 115
9.2. Ионные связи................ 115
9.3. Энергия кристаллической решетки.......... И7
9.4. Цикл Борна—Габера............. 120
9.5. Ионный радиус............... 122
9.6. Ионные структуры".............. 125
9.7. Электроотрицательность........:...-.' 128
9.8. Водородная связь............._ [31
9.9. Металлические связи..........'. . 136
9.10. Молекулярные или ван-дер-ваальсовы связи....... 139
9.11. Литература................ ^
Глава 10. Строение некоторых простых неорганических соединений
10.1. Длины связей . ...... ]4Q
10.2. Расчетные длины связей ....'.'.'...... 141
!S"5' Стереохимия соединений, образованных элементами главных групп 142
in 1итии и Щ^'ючные металлы..... 142
10.5. Бериллий и щелочноземельные металлы........ 144
Що. Бор и элементы группы ШБ . ...... ы»
JJJ-7.- Углерод и элементы группы IVB........ ic4
inn ?ЗОТ И элементы группы VB . ..... ICO
in in 5ИСЛ°Р°Д и элементы группы VIB - *'..... 17q
in 11 ?Т°Р Н элемеиты группы VIIB . ....... ,т
in in Х2едине1ШЯ благородных газов .......... 9П9
O.U. Образование связей в соединениях ксенона '*'.''"* 20R
10.13. Литература........... f^
Глава 11. Комплексные соединения П.1. Введение .
lit Й^ование связей в комплексных'соединениях \..... fjo
п.6. Спектры поглощения....... *
11.4. Магнитная восприимчивость............ 230
11.5. Устойчивость комплексных соединений........ 234
11.6. Искажение октаэдрических комплексов........ 236
11.7. Комплексы с координационными числами, отличными от'6 ... 241
11.8. Координационное число 2............ 241
11.9. Координационное число 3............ 245
11.10. Координационное число 4......-...... 247
11.11. Координационное число 5...........' . 256
11.12. Координационное число 7............ 269
11.13. Координационное число 8........... 272
11.14. Координационные числа 9, 10 и 12......... 276
11.15. Связи металл—металл. Кластерные соединения....... 278
11.16. Карбонилы................ 282
11.17. Комплексы циклопентадиена'........... 287
11.18. Комплексы алкснов и алкинов........... 291
11.19. Реакционная способность комплексных соединении. Орбитальное рассмотрение................ 295
11.20. Устойчивость и реакционная способность комплексов с координационным числом 4 : транс-влияние и транс-эффект...... 300
11.21. Литература................ 304
Глава 12. Электронные спектры комплексов переходных металлов
12.1. Введение................. 308
12.2. Электронные спектры ^-ионов............308
12.3. Интенсивность d—rf-полос............. 310
12.4. Конфигурации свободных й"-ионов......... 312
12.5. Взаимодействие электронных спинов......... 313
12.6. Взаимодействие орбитальных моментов количества движения . . 314
12.7. Мультиплетность (25+1)............ 315
12.8. Соотношение между термами и микросостояниями для конфигурации р2 .................. 316
12.9. Микросостояния и термы для конфигурации d2...... 318
12.10. Термы для ^"-конфигураций..........' . 319
12.11. Взаимодействие спинового и орбитального моментов .... 320
12.12. Энергия термов свободных ионов.......... 325
12.13. Спектры комплексных ионов........... 326
12.14. Метод слабого поля............. 327
12.15. Спектры октаэдрических М2-комплекс ОБ. Метод слабого поля . . 328
12.16. Диаграммы Оргела.............. 330
12.17. Метод сильного поля (для октаэдрических полей)......331
12.18. Корреляция уровней для случаев слабого и сильного полей ... 332
12.19. Диаграммы Танабе—Сугано........... 337
12.20. Литература . . •........... . 338
Глава 13. Электронно-дефицитные молекулы
13.1. Введение.................. 339
13.2. Структура диборана и образование связей....... 339
13.3. Строение высших гидридов бора.......... 344
13.4. Строение боргидридов (тетрагидроборатов)....... 347
13.5. Алкилы металлов............... 349
13.6. Литература................ 354
Предметный указатель . _............... 355
