Elementare Quantenchemie

Die Quantentheorie ist eine der grossen kulturellen Leistungen unseres Jahrhunderts und Teil der allgemeinen Bildung für all jene, die über die mathe matischen Voraussetzungen zu ihrem Verständnis verfügen. Die eindrücklichen Er folge der molekularen Quantenmechanik und ihr immenser praktischer Wert lassen es vor allem für den experimentell arbeitenden Naturwissenschaftler wünschens wert erscheinen, die Grundlagen der Quantenchemie auch in den Einzelheiten tie fer zu verstehen. Die vorliegende Darstellung geht bewusst neue Wege und versucht, durch eine zeitgerechte Einführung in die molekulare Quantenmechanik zu eigenem Weiter denken anzuregen. Dass sich die Quantentheorie in den letzten 30 Jahren wesent lich weiterentwickelt hat und dass wir heute manches besser verstehen können, als es den Pionieren der Quantenmechanik möglich war, sollte sich nach unserer Meinung endlich auch in den Lehrbüchern niederschlagen. Nach Darstellungsart, Aufbau und Stoffauswahl richtet sich diese Einfüh rung in erster Linie an Studierende der Chemie und anderer Naturwissenschaften. Das Buch entspringt einer einsernestrigen Einführungsvorlesung von vier Wochen stunden, welche seit etwa 15 Jahren an der ETH Zürich für Chemiker im dritten Studiensemester gelesen wurde. Die molekulare Quantenmechanik ist heute ein sehr umfangreiches Gebiet, welches sich in einem Buch dieses Umfangs nicht darlegen lässt. Aus diesem Grunde war eine Beschränkung auf die chemisch wichtigen Grund lagen geboten, auf denen dann die Theorie der chemischen Bindung, die Molekül spektroskopie und die statistische Thermodynamik entwickelt werden können.

Inhalt
1: Einleitende Bemerkungen Über die Theoretischen Grundlagen der Chemie.- 1.1 Was dürfen wir von einer guten naturwissenschaftlichen Theorie erwarten?.- 1.2 Die Grundpfeiler der theoretischen Chemie.- 1.3 Ist die Quantenmechanik paradox?.- 2: Einführung und Vorschau.- 2.1 Warum eine Vorschau?.- 2.2 Warum eine neue Bewegungslehre?.- 2.3 Wie errät man die Kinematik der Quantenmechanik?.- 2.4 Was ist der Spin?.- 2.5 Was ist ein System?.- 2.6 Was ist ein Zustand?.- 2.7 Wie entwickelt sich ein Zustand im Laufe der Zeit?.- 2.8 Was sind Observable?.- 2.9 Wie misst man Observable?.- 2.10 Was ist die Schrödingerdarstellung? 34 2.11# Wie komponiert man Quantensysteme?.- 2.12 Was ist das Pauliprinzip?.- 2.13 Moral von der Geschichte.- 3: Prinzipien Der Quantenmechanik.- 3.1 Die Algebra der Messungen.- 3.2 Quantenkinematik.- 3.3 Mehrteilchensysteme.- 3.4 Klassische Observable und Superauswahlregeln.- 3.5 Schrödingergleichung und Variationsprinzip.- 4: Molekülstruktur.- 4.1 Molekeln als hierarchische Systeme.- 4.2 Adiabatische Beschreibung von Molekeln.- 4.3 Zweikernige Molekeln.- 4.4 Mehrkernige Molekeln.- 4.5 Adiabatische chemische Reaktionen.- 5: Elektronische Struktur Molekularer Systeme.- 5.1 Orbitalmethoden der Quantenchemie.- 5.2 Atome.- 5.3 Fakten und Zahlen: Die Geschichte des Wasserstoff-Moleküls.- 5.4 Numerische Ab-initio-Quantenchemie.- 5.5 Semiempirische Methoden.- 6: Epilog.- 6.1 Was haben wir gelernt?.- 6.2 Was haben wir zu bedenken?.- 6.3 Was haben wir nicht behandelt?.- 6.4 An die junge Generation.- 6.5 Offene Probleme und Ausblick.- 7: Anhänge.- 7.1 Mathematische Hilfsmittel.- 7.2 Physikalische Masssysteme.- 7.3 Lösungen der Aufgaben.