Главная  О кафедре Сотрудники Учебная работа Научная работа Галерея Прочее


 
Конспект лекций по квантовой химии

Лекции 1-4. МНОГОЭЛЕКТРОННЫЙ АТОМ

Введение. Предмет квантовой химии и ее роль в описании химических явлений и процессов. Принципы квантовой механики.

Вариационный принцип. Решение уравнения Шредингера. Приближение независимых частиц. Метод самосогласованного поля. Приближение центрального поля. Атомные орбитали и их характеристики. Антисимметричность электронной волновой функции. Детерминант Слейтера. Метод Хартри-Фока. Ограниченный и неограниченный методы Хартри-Фока. Метод Кона-Шэма.

Химическая  трактовка решений уравнений Хартри-Фока и Кона-Шэма. Электронные конфигурации атомов с точки зрения квантовой химии.

Лекции 5-9. КВАНТОВАЯ ХИМИЯ МОЛЕКУЛЫ

Приближение Борна-Оппенгеймера. Метод Хартри-Фока для молекул.  Приближение МО ЛКАО. Уравнения Рутана. Ограничения метода Хартри-Фока.   

Электронная корреляция. Метод конфигурационного взаимодействия. Теорема Бриллюэна. Теория возмущений. Метод валентных связей. Расчет энергии диссоциации химических связей.

Иерархия методов квантовой химии. Неэмпирическая квантовая химия. Базисные функции для неэмпирических расчетов. Вид аналитических базисных функций. Номенклатура базисных наборов. Минимальный и расширенный атомные базисные наборы. Поляризационные и диффузные функции. Базисные наборы Попла. Роль базисных функций в описании свойств молекул.

Методы, основанные на частичном и полном пренебрежении дифференциальным перекрыванием: CNDO, INDO MINDO. Метод модифицированного пренебрежения дифференциальным перекрыванием и его разновидности: MNDO, AM1, PM3. Разделение s- и p-электронов. p-электронное приближение. Метод Парризера-Попла-Парра. Простой и расширенный методы Хюккеля. Точность квантово-химических расчетов химических свойств молекул.

Лекции 10-14. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ 

Орбитальная картина химической связи. Конструктивная и деструктивная интерференция орбиталей. Молекулярные орбитали и их симметрийная классификация. Электронные конфигурации двухатомных молекул. Анализ заселенностей орбиталей по Малликену. Понятие о зарядах и порядках связей.

Пространственное распределение электронной плотности. Деформационная электронная плотность. Топологическая теория химической связи. Электростатический и энергетический аспекты описания химической связи. Теорема Гельмана-Фейнмана. Теорема вириала.

Электронное строение многоатомных молекул. Локализация и гибридизация орбиталей. Модель отталкивания электронных пар Гиллеспи и ее орбитальное и топологическое обоснование. Химическая связь в координационных соединениях. Теория кристаллического поля. Комплексы сильного и слабого полей. Энергия стабилизации кристаллическим полем. Теория поля лигандов. Эффект Яна-Теллера.

Квантовохимический анализ межмолекулярных взаимодействий. Оценка ван-дер-ваальсовых атомных радиусов. Донорно-акцепторные молекулярные комплексы. Специфические невалентные взаимодействия. Водородная связь. Понятие о супрамолекулярной химии.

Лекции 15-16. КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Квантово-химическое описание химических реакций в газовой фазе. Поверхность потенциальной энергии (ППЭ) химической реакции. Путь химической реакции, координата реакции. Переходное состояние или активированный комплекс. Особые точки равновесных и переходных состояний. Расчет реагентов, продуктов, перед- и послереакционных комплексов. Правило Вудворда-Хоффмана. Методы описания химических реакций: теория возмущений, метод координаты реакции, метод граничных молекулярных орбиталей Фукуи. Индексы реакционной способности. Электростатический потенциал.

Орбитальные модели взаимодействия молекул с поверхностью. Хемосорбция.

Лекции 17-18. ЭЛЕКТРОННАЯ СТРУКТУРА ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Одноэлектронные волновые функции в кристаллах и методы их расчета. При­ближение локальной плотности. Уровень Ферми. Плотность состояний. Зонная структура твердых тел и обусловленные ею свойства. Хa- метод. Кластерное приближение и его применение в квантовой химии координационных соединений. Электронное строение кристаллических неупорядоченных и аморфных тел (силикаты, стекла, полимеры).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Квантовая химия как инструмент прогноза в химии.

 Copyright © 2004 Кафедра квантовой химии / РХТУ им. Д.И. Менделеева