Книга содержит те разделы квантовой механики, знание которых необходимо для понимания квантовохимических расчётов. Кроме традиционных, рассматриваются вопросы более специального характера: метод самосогласованного поля, приближение МО ЛКАО, способы учёта корреляции электронов, введение в теорию групп. Хотя учебное пособие написано на достаточно высоком математическом уровне, оно вполне доступно для изучения студентам-химикам, так как основная часть материала подана с использованием метода разветвлённого программирования.

Издание предназначено для студентов химических факультетов и вузов. Оно может быть полезно всем желающим самостоятельно изучать основы квантовой механики.

Библ. ссылок 17, илл. 39, табл. 6

Вторая половина XX века характеризуется бурным развитием химии вообще и квантовой химии в частности. Возможность применения для квантовохимических расчётов быстродействующих электронно-вычислительных машин позволяет использовать их результаты даже в заводской практике. Поэтому знание квантовой химии необходимо не только для химиков, занимающихся научными проблемами, но и для химиков-практиков. Изучение квантовой химии позволяет получить исчерпывающее представление о различных свойствах и явлениях, таких как спектры (оптические, ЭПР, ЯМР), магнитная и электрическая характеристики веществ, реакционная способность молекул, течение химических реакций и катализ.

Первым шагом в овладении квантовой химии является изучение квантовой механики. Предлагаемое учебное пособие по квантовой механике рассчитано на студентов химических факультетов университетов и вузов химического профиля. Главной задачей его является ознакомление читателя с основами квантовой механики в том минимальном объёме, который совершенно необходим для понимания современной химии. Нельзя сказать, что тех сведений, которые почерпнёт студент из этой книги, окажется вполне достаточно для решения любых химических проблем, ибо в ней отсутствует изложение некоторых, даже стандартных для квантовой механики вопросов (теория рассеяния, возмущение в непрерывном спектре и т. п., не говоря уже о вторичном квантовании и пр.). Однако мы надеемся, что химик, глубоко понимающий основы квантовой механики, в случае необходимости сам сможет изучить разделы, не вошедшие в настоящее пособие.

Последние главы посвящены изложению вопросов частного характера: описанию метода молекулярных орбиталей (главы XII и XIII), проблемы корреляции электронов (глава XIV) и теории групп (глава XV). Из всех возможных путей расчёта молекул мы остановились на методе молекулярных орбиталей как линейной комбинации атомных орбиталей (МО ЛКАО) потому, что в настоящее время он наиболее применим. Элементарный вариант его (метод Хюккеля) очень нагляден и может оказать большую помощь в интерпретации спектров — оптических, ЭПР, ЯМР, а также в оценке реакционной способности органических молекул. Корреляция электронов — молодая проблема, но ей посвящено много работ. Можно ожидать, что учёт корреляции электронов поможет объяснить многие тонкие эффекты, наблюдаемые в молекулах. Теория групп не является разделом квантовой механики, однако знание её помогает при решении квантовохимических задач. Поэтому знакомство химиков с теорией групп весьма полезно. Если перед читателем не стоит задача овладения методами полуэмпирического расчёта, изучение параграфов, обозначенных звездочками в главах XIII и XIV, не обязательно.

Хотя учебное пособие написано на сравнительно высоком математическом уровне, изучение его не должно вызвать у студентов серьёзных затруднений, так как, с одной стороны, их математическая подготовка высока, а с другой — новые математические сведения (операторы, матрицы и пр.) вводятся постепенно, отчасти с использованием программированного метода. В книге не рассматривается подробно теория операторных уравнений с непрерывным спектром, понимание которой затруднительно для химиков.

Та часть материала, которая должна быть усвоена студентами прочно, изложена с использованием метода разветвлённого программирования и завершается в каждой главе вопросами для повторения. К главам или параграфам, носящим информационный характер, даются лишь контрольные вопросы в конце главы или параграфа.

Настоящая книга отличается от обычных программированных учебных пособий. В таких пособиях путём вопросов и ответов читателя проводят по всему материалу, что, на наш взгляд, не всегда целесообразно. Сохраняя обычное изложение в местах описательных и более лёгких для понимания, мы используем метод программирования лишь для изложения наиболее принципиальных и трудных разделов…

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книги на ту же тему

1. Современная квантовая химия. В 2-х томах (комплект из 2 книг), 1968
2. Квантовая механика и квантовая химия, Степанов Н. Ф., 2001
3. Современные проблемы квантовой химии: Динамика элементарных реакций и теория взаимодействия света с веществом, Тулуб А. В., Веселов М. Г., ред., 1991
4. Кванты. Справочник концепций, Эткинс П., 1977
5. Электроны и химическая связь, Грей Г., 1967
6. Атомы в молекулах: Квантовая теория, Бейдер Р., 2001
7. Квантовая биохимия, Пюльман Б., Пюльман А., 1965
8. Квантовая механика, Бете Г., 1965
9. Квантовая механика. — Изд. 2-е перераб., Давыдов А. С., 1973
10. Квантовая механика (конспект лекций), Ферми Э., 1968
11. Квазиклассическое приближение в квантовой механике, Толмачёв В. В., 1980
12. Применение теории групп в квантовой механике, Петрашень М. И., Трифонов Е. Д., 1967