Лектор - д.ф.-м.н., профессор Уваров Александр Викторович 5-й курс, 10-й семестр

   I. СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ.

Лекция 1. Квантовая механика и строение молекул. Образование химической связи  при  понижении энергии совокупности атомов. Адиабатическое приближение или приближение Борна-Оппенгеймера. Критерий адиабатичности.

Лекция 2. Метод МО ЛКАО (молекулярных орбиталей как линейной комбинации атомных орбиталей). Связывающие и разрыхляющие орбитали. Строение H₂. Метод валентных схем (ВС)(метод Гайтлера-Лондона). Волновая функция в методе ВС, кулоновский  и обменный интегралы. Сравнение методов МО ЛКАО и ВС.

Лекция 3.

Строение простейших молекул: H₂, Li₂, LiH. Принцип Паули и межэлектронное отталкивание. Порядок, энергия и длина связи. Ионность связи.

Лекция 4. Строение простейших двух- и трехатомных молекул (H₂, O₂ , N₂, CH₂, CO₂). σ  и π - молекулярные орбитали.  Нелинейные трехатомные и многоатомные молекулы (H₂O, NH₃), построение простейших молекулярных орбиталей.

Лекция 5. Гибридизация орбиталей, строение молекул CH₂, CH₃, CH₄.  Гибридизация как удобный математический метод описания перераспределения электронной плотности при образовании молекул.

Лекция 6. Типы химических связей.  Ковалентные  и  ионные  связи. Координационные (дативные, донорно-акцепторные) связи, комплексы. Электронно-избыточные соединения, водородная связь. Электронно-дефицитные соединения, кластеры.

Лекция 7. Наноматериалы и наноструктуры, методы получения и диагностики. Механические свойства, теплофизические свойства, электрические и магнитные свойства, оптические свойства, физико-химические свойства.

Лекция 8. Практические применения наноматериалов. Электроника и приборостроение. Материаловедение. Военные нанотехнологии. Некоторые проблемы физики наноматериалов. Нанотермодинамика. Неравновесная нанофизика. Физические основы наномеханики. Математические методы в нанотехнологиях

   II. МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

Лекция 9. Физико-химические проявления межмолекулярных взаимодействий. Адиабатическое приближение как основа концепции межмолекулярного взаимодействия. Классификация межмолекулярных взаимодействий (дальнодействующие,  короткодействующие, взаимодействия на промежуточных расстояниях).

Лекция 10. Характеристика различных типов межмолекулярного взаимодействия: прямые электростатические взаимодействия, мультипольное разложение, поляризационное взаимодействие (индукционные и дисперсионные  силы), запаздывающее взаимодействие и другие релятивистские эффекты, сила Казимира, обменное взаимодействие.

Лекция 11. Полуэмпирические модельные потенциалы. Определение межмолекулярных потенциалов из экспериментальных данных (метод молекулярных пучков,  термодинамические  свойства и свойства переноса, упругие постоянные).  Неаддитивные эффекты в межмолекулярных взаимодействиях.

   III. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОЛЕКУЛ С ИЗЛУЧЕНИЕМ.

Лекция 12. Разделение энергии молекул на части, порядок вращательной, колебательной  и  электронной   энергии. Вращательный  спектр.  Модели вращающихся  молекул : сферические, симметричные и ассиметричные волчки.

Лекция 13. Колебательно-вращательный спектр двухатомных  молекул. Гармонический и ангармонический осцилляторы.  Колебания многоатомных молекул, колебательный квазиконтинуум.

Лекция 14. Электронное  состояние  молекулы,  его   описание   и обозначение. Типы электронных переходов,  линейчатый  и сплошной спектры. Правила отбора.

Лекция 15. Колебательная  структура  электронных  полос,  принцип Франка-Кондона. Вращательная структура электронно-колебательных полос. Вероятности молекулярных  переходов. Спектры многоатомных молекул. Эффект Шпольского.

ЛИТЕРАТУРА  

1. Татевский В.М. Классическая теория строения молекул и  квантовая механика. М.: Химия, 1973. -с.11, гл.3, гл.14, с.149, гл.23, с.229.
2. Маррел Дж., Кеттл С., Теддер Дж. Теория валентности. М.: Мир, 1968. -гл.5, с.57, гл.10, с.186, гл.11, с.228.
3. Пиментел  Г., Спратли  Р.  Как  квантовая  механика объясняет химическую связь. М.: Мир, 1973. -гл.3, с.72, гл.4, с.107, гл.5, с.134, гл.6, с.167, гл.7, с.192.
4. Каплан И.Г. Введение в теорию межмолекулярных взаимодействий. М.: Наука, 1982. -с.9, гл.1, с.20, гл.4, с.190, гл.5, с.219.
5. Межмолекулярные  взаимодействия от двухатомных молекул до биополимеров. Под ред. Б. Пюльмана М.: Мир, 1981. -гл.1, с.9.
6. Семиохин И.А., Страхов Б.В., Осипов А.И.  Кинетика  гомогенных химических реакций. М.: изд-во МГУ, 1986. -гл.7, с.82.
7. Ельяшевич М.А. Атомная и молекулярная  спектроскопия. М., 1962.

 Контрольные вопросы.  

1. Адиабатическое приближение в теории молекул.
2. Метод молекулярных орбиталей (МО ЛКАО) и валентных  схем  (ВС) на примере молекулы H2.
3. Строение простейших молекул H₂, Li₂, LiH.
4. Строение и молекулярные орбитали трехатомных молекул CH₂, CO₂.
5. Гибридизация орбиталей, строение молекул CH₂, CH₃, CH₄.
6. Ковалентные и ионные связи (на примере гомо- и гетероядерных двухат. мол-л).
7. Координационные связи (комплексы).
8.  Электронно-избыточные соединения, водородная связь, электронно-дефицитные соединения, кластеры.
9. Поляризационное взаимодействие (индукционные  и  дисперсионные силы, запаздывающие взаимодействия, неаддитивные эффекты).
10. Порядок величины вращательной, колебательной  и  электронной энергии, модели вращающихся и колеблющихся молекул.
11. Типы электронных переходов, линейчатый и сплошной спектр.
12. Колебательная и вращательная структура электронных спектров.