Национальный цифровой ресурс Руконт - межотраслевая электронная библиотека (ЭБС) на базе технологии Контекстум (всего произведений: 520009)
Консорциум Контекстум Информационная технология сбора цифрового контента
Уважаемые СТУДЕНТЫ и СОТРУДНИКИ ВУЗов, использующие нашу ЭБС. Рекомендуем использовать новую версию сайта.

Квантовая химия. Молекулы, молекулярные системы и твердые тела (495,00 руб.)

0   0
Первый авторЦирельсон В. Г.
ИздательствоМ.: Лаборатория знаний
Страниц522
ID443328
АннотацияИзложены теоретические основы квантово-химических методов расчета молекул, молекулярных систем и твердых тел, а также современные воззрения на химическую связь и межмолекулярные взаимодействия. Рассмотрены способы интерпретации результатов квантово-химических расчетов и методы расчета свойств химических веществ. Материал, необходимый как химику-исследователю, так и химику-технологу для практической работы в условиях современных наукоемких производств, представлен в доступной форме с широким привлечением иллюстраций.
Кем рекомендованоУчебно-методическим объединением по образованию в области химической технологии и биотехнологии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по химико-технологическим направлениям и специальностям
Кому рекомендованоДля студентов, аспирантов, докторантов, преподавателей химических факультетов классических, педагогических и технологических университетов, а также для широкого круга специалистов в различных областях химии, физики, биологии и материаловедения.
ISBN978-5-00101-502-4
УДК544.1
ББК24.5я73
Цирельсон, В.Г. Квантовая химия. Молекулы, молекулярные системы и твердые тела [Электронный ресурс] : учеб. пособие / В.Г. Цирельсон .— 4-е изд. (эл.) .— М. : Лаборатория знаний, 2017 .— 522 с. : ил. — (Учебник для высшей школы) .— [24] с. цв. вкл.; Деривативное эл. изд. на основе печ. аналога (М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014); Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 522 с.); Систем. требования: Adobe Reader XI; экран 10" .— ISBN 978-5-00101-502-4 .— Режим доступа: https://rucont.ru/efd/443328

Предпросмотр (выдержки из произведения)

УЧЕБНИК ДЛЯ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ УЧЕБНИК ДЛЯ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ В. Г. Цирельсон КВАНТОВАЯ ХИМИЯ МОЛЕКУЛЫ, МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ И ТВЕРДЫЕ ТЕЛА Учебное пособие 4-е издание (электронное) Допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области химической технологии и биотехнологии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по химико-технологическим направлениям и специальностям Москва Лаборатория знаний 2017 УДК 54 ББК 24.5я73 Ц68 С е р и я о с н о в а н а в 2009 г. Р е ц е н з е н т ы: директор Института физической и органической химии Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) акад. <...> Учет электронной корреляции в орбитальных моделях . <...> Таковыми, например, являются орбитальные модели квантовой химии, представляющие собой значительное упрощение квантовой механики молекул. <...> СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ АО — атомная орбиталь Aug-cc-pVXZ (X = D, T, Q, .) — расширенные корреляционно-согласованные валентные базисные наборы (the augmented correlationconsistent polarized valence basis sets) ВЗМО ВС ГЦК ДНК КвО КлО КТ КШ ЛМО ММ МО — высшая занятая молекулярная орбиталь — валентная структура — гранецентрированная кубическая решетка Бравэ — дезоксирибонуклеиновая кислота ИК-спектроскопия — инфракрасная спектроскопия КВ (CI) — метод конфигурационного взаимодействия (configuration interaction method) — квантовая область системы в методе КМ/ММ — классическая область системы в методе КМ/ММ КМ/ММ (QM/MM) — гибридный метод квантовая механика/молекулярная механика — критическая точка — Кона—Шэма метод — локализованная молекулярная орбиталь МК ССП (MCSCF) — многоконфигурационный метод ССП (the multiconfiguration self-consistent field method) — молекулярная механика — молекулярная орбиталь МО ЛКАО МЭП НДП НСМО — аппроксимация молекулярных орбиталей линейной комбинацией атомных орбиталей — молекулярный электростатический потенциал — нулевое дифференциальное перекрывание — низшая свободная (виртуальная) молекулярная орбиталь НХФ (UHF) — неограниченный <...>
Квантовая_химия._Молекулы,_молекулярные_системы_и_твердые_тела_(1).pdf
УЧЕБНИК ДЛЯ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ УЧЕБНИК ДЛЯ ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ В. Г. Цирельсон КВАНТОВАЯ ХИМИЯ МОЛЕКУЛЫ, МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СИСТЕМЫ И ТВЕРДЫЕ ТЕЛА Учебное пособие 4-е издание (электронное) Допущено Учебно-методическим объединением по образованию в области химической технологии и биотехнологии в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по химико-технологическим направлениям и специальностям Москва Лаборатория знаний 2017
Стр.2
УДК 54 ББК 24.5я73 Ц68 С е р и я о с н о в а н а в 2009 г. Р е ц е н з е н т ы: директор Института физической и органической химии Южного федерального университета (Ростов-на-Дону) акад. РАН, проф. В. И. Минкин; директор Института химической физики твердого тела им. Макса Планка (Дрезден, Германия) проф. Ю. Н. Гринь Цирельсон В. Г. Ц68 Квантовая химия. Молекулы, молекулярные системы и твердые тела [Электронный ресурс] : учебное пособие для вузов / В. Г. Цирельсон.—4-е изд. (эл.).—Электрон. текстовые дан. (1 файл pdf : 522 с.).—М. : Лаборатория знаний, 2017.—(Учебник для высшей школы).—Систем. требования: Adobe Reader XI ; экран 10". ISBN 978-5-00101-502-4 Изложены теоретические основы квантово-химических методов расчета молекул, молекулярных систем и твердых тел, а также современные воззрения на химическую связь и межмолекулярные взаимодействия. Рассмотрены способы интерпретации результатов квантово-химических расчетов и методы расчета свойств химических веществ. Материал, необходимый как химику-исследователю, так и химику-технологу для практической работы в условиях современных наукоемких производств, представлен в доступной форме с широким привлечением иллюстраций. Для студентов, аспирантов, докторантов, преподавателей химических факультетов классических, педагогических и технологических университетов, а также для широкого круга специалистов в различных областях химии, физики, биологии и материаловедения. УДК 54 ББК 24.5я73 Деривативное электронное издание на основе печатного аналога: Квантовая химия. Молекулы, молекулярные системы и твердые тела : учебное пособие для вузов / В. Г. Цирельсон.—3-е изд., испр.—М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014.—495 с. : ил., [24] с. цв. вкл.—(Учебник для высшей школы).—ISBN 978-5-9963-1668-7. В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации ISBN 978-5-00101-502-4 ○ Лаборатория знаний, 2015 c
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ ........................................................................................................ 7 ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................. 9 СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ..................................................................... 14 Г л а в а 1. ОТ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ К КВАНТОВОЙ ...................... 19 1.1. Классическое описание структуры и динамики молекул ....................... 19 1.2. Механическая модель молекулы ............................................................... 30 1.3. Классические молекулярные системы ...................................................... 45 1.4. Основные положения квантовой механики ............................................. 51 1.5. Атом водорода ............................................................................................. 62 Вопросы для самопроверки .................................................................................. 80 Библиографический список .................................................................................. 81 Г л а в а 2. МНОГОЭЛЕКТРОННЫЕ АТОМЫ..................................................... 82 2.1. Вариационный принцип и решение уравнения Шредингера................ 84 2.2. Одноэлектронная модель ........................................................................... 90 2.3. Метод самосогласованного поля ............................................................... 92 2.4. Атомные орбитали ...................................................................................... 95 2.4.1. Радиальные части атомных орбиталей ............................................ 95 2.4.2. Угловые части атомных орбиталей .................................................. 98 2.5. Принцип Паули и структура многоэлектронной волновой функции...................................................................................................... 104 2.6. Одноэлектронные уравнения в многоэлектронной теории.................. 107 2.6.1. Метод Хартри—Фока ....................................................................... 107 2.6.2. Метод Кона—Шэма ......................................................................... 115 2.7. Электронная структура и свойства многоэлектронных атомов ........... 119 2.7.1. Атомные электронные конфигурации и термы ........................... 119 2.7.2. Оболочечная модель атома ............................................................. 122 2.7.3. Химическая трактовка решений одноэлектронных уравнений .......................................................................................... 128 Вопросы для самопроверки ................................................................................ 136 Библиографический список ................................................................................ 137
Стр.4
4 Оглавление Г л а в а 3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА МОЛЕКУЛ ....................................................... 139 3.1. Приближение Борна—Оппенгеймера. Молекулярная структура......... 140 3.2. Одноэлектронные уравнения для молекул ............................................. 148 3.2.1. Метод Хартри—Фока ....................................................................... 148 3.2.2. Приближение МО ЛКАО. Уравнения Рутана .............................. 151 3.3. Учет электронной корреляции в орбитальных моделях ....................... 155 3.3.1. Разложение по конфигурациям ..................................................... 158 3.3.2. Теория возмущений......................................................................... 163 3.3.3. Метод связанных кластеров ........................................................... 166 3.3.4. Метод валентных схем .................................................................... 168 3.4. Метод Кона—Шэма для молекул ............................................................ 172 3.5. Иерархия расчетных методов квантовой химии .................................... 187 3.6. Неэмпирическая квантовая химия .......................................................... 189 3.6.1. Базисные функции для неэмпирических расчетов ...................... 189 3.6.1.1. Аналитические базисные функции ............................................ 189 3.6.1.2. Атомные базисные наборы ....................................................... 193 3.6.1.3. Молекулярные базисные наборы Попла ................................... 195 3.6.1.4. Другие базисные наборы .......................................................... 196 3.6.2. Многоуровневые экстраполяционные расчетные схемы ............ 198 3.6.3. Точность неэмпирических квантово-химических расчетов молекул .............................................................................................. 199 3.7. Полуэмпирическая квантовая химия ...................................................... 208 3.7.1. Полное пренебрежение дифференциальным перекрыванием ... 211 3.7.2. Принципы параметризации полуэмпирических методов ........... 213 3.7.3. Методы, использующие частичное пренебрежение дифференциальным перекрыванием.............................................. 215 3.7.4. Разделение s- и p-электронов. p-Электронное приближение.... 219 3.7.5. Метод Хюккеля ................................................................................ 220 Вопросы для самопроверки ................................................................................ 228 Библиографический список ................................................................................ 229 Г л а в а 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В МОЛЕКУЛАХ. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ ......................................................................................... 232 4.1. Силовой и энергетический аспекты описания химической связи ...... 233 4.1.1. Теоремы о силах .............................................................................. 236 4.1.2. Теорема вириала .............................................................................. 237 4.1.3. Общий взгляд на природу химической связи............................... 239 4.2. Орбитальная картина химической связи ................................................ 242 4.2.1. Интерференция орбиталей ............................................................. 242 4.2.2. Молекулярные орбитали и их классификация............................. 246 4.2.3. Электронные конфигурации двухатомных молекул .................... 250 4.2.4. Анализ заселенностей орбиталей ................................................... 259 4.3. Пространственное распределение электронной плотности ................. 264 4.3.1. Деформационная электронная плотность..................................... 264 4.3.2. Квантово-топологическая теория атомных взаимодействий ...... 269
Стр.5
Оглавление 5 4.4. Силы в молекулах ..................................................................................... 292 4.5. Распределение энергии в молекулах ....................................................... 297 4.6. Дырка Ферми как характеристика химической связи .......................... 302 4.7. Многоатомные молекулы ......................................................................... 305 4.7.1. Локализация и гибридизация орбиталей ...................................... 307 4.7.2. Модели локализации электронов................................................... 313 4.7.3. Химическая связь в координационных соединениях переходных металлов ....................................................................... 320 4.7.4. Эффект Яна—Теллера и структура молекул ................................. 329 4.8. Характеристики молекул, зависящие от распределения заряда........... 332 4.8.1. Заряды на атомах ............................................................................. 332 4.8.2. Дипольные и квадрупольные моменты молекул .......................... 335 4.8.3. Молекулярный электростатический потенциал ........................... 339 Вопросы для самопроверки ................................................................................ 345 Библиографический список ................................................................................ 346 Г л а в а 5. НЕВАЛЕНТНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМАХ............................................................................................................. 349 5.1. Квантово-химический анализ межмолекулярных взаимодействий..... 351 5.1.1. Метод супермолекулы ..................................................................... 351 5.1.2. Методы теории возмущений .......................................................... 358 5.2. Донорно-акцепторные молекулярные комплексы ................................ 363 5.3. Водородная связь ...................................................................................... 367 5.4. Гибридные методы квантовая механика/молекулярная механика ..................................................................................................... 384 Вопросы для самопроверки ................................................................................ 389 Библиографический список ................................................................................ 390 Г л а в а 6. ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ................................ 393 6.1. Одноэлектронные волновые функции в бесконечных периодических кристаллах ........................................................................ 394 6.1.1. Трансляционная симметрия кристалла ......................................... 394 6.1.2. Электрон в периодическом поле кристалла ................................. 396 6.2. Методы расчета волновых функций в кристаллах ................................ 406 6.2.1. Бесконечные периодические кристаллы ....................................... 406 6.2.2. Кластерные модели твердых тел. Неидеальные кристаллы ........ 421 6.3. Электронное строение полимеров .......................................................... 430 Вопросы для самопроверки ................................................................................ 434 Библиографический список ................................................................................ 435 Г л а в а 7. ВВЕДЕНИЕ В КВАНТОВУЮ ХИМИЮ НАНОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ ................................................................................................................. 438 7.1. Задачи квантовой и вычислительной нанохимии ................................. 438 7.2. Фуллерены, фуллериты и углеродные нанотрубки ............................... 442
Стр.6
6 Оглавление 7.3. Квантовая наноэлектроника .................................................................... 455 7.4. Квантовый позиционно-контролируемый наномеханосинтез............. 462 7.5. Сканирующая зондовая микроскопия как инструмент квантовой химии .......................................................................................................... 465 Вопросы для самопроверки ................................................................................ 474 Библиографический список ................................................................................ 474 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ОСНОВНЫЕ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПОСТОЯННЫЕ И ПЕРЕВОДНЫЕ МНОЖИТЕЛИ ДЛЯ ЭНЕРГИИ .......................................................................... 476 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ МАТЕМАТИКИ............................................... 478 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 КОМПЬЮТЕРНЫЕ ПРОГРАММЫ ДЛЯ РАСЧЕТА МОЛЕКУЛ, МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ.............................................. 482 РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА .................................................................... 485 ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ .............................................................................. 488
Стр.7