Quantentheorie der Moleküle

Das vorliegende Buch ist aus Vorlesungen entstanden, die ich seit vielen Jahren an der Uni versität Leipzig für Anfänger und etwas Fortgeschrittene auf dem Gebiet der Theoretischen Chemie halte. Wohl existieren zu diesem Gebiet eine Reihe umfassender Darstellungen, und es gibt eine Vielzahl von Lehrbüchern bzw. Monographien, die sich ausführlich und mehr oder weniger tiefgründig mit speziellen Problemen befassen. Von den Studenten wurde aber immer wieder beklagt, daß kaum eine das einführende Studium begleitende komprimierte und handliche Einführung in die Theoretische Chemie zur Verfügung steht. Dieses Buch versucht, dem genannten Anspruch gerecht zu werden, zumindest für ein Teil gebiet der Theoretischen Chemie, die Quantentheorie der Moleküle. Es wendet sich an Che miestudenten mittlerer Semester, unabhängig von ihrer späteren Spezialisierungsrichtung. Auch Publikationen zur Synthesechemie und zur Analytischen Chemie enthalten heute oft Bezüge zur Theorie; ohne Kenntnisse über mikroskopische Moleküleigenschaften ist die mo derne "experimentelle" Fachliteratur kaum und zunehmend weniger zu verstehen. Anderer seits sind Teile des Buchs so angelegt, dass sie bei interessierten Studenten Appetit wecken sollen, sich intensiver mit der Thematik zu beschäftigen. Aus diesen beiden Ansprüchen resultiert eine gewisse Inhomogenität im theoretischen Niveau der Darstellung.

Das Verständnis der quantentheoretischen Ursachen der Moleküleigenschaften steht im Mittelpunkt dieser Einführung. Kompakt und verständlich gelingt es dem Autor, den Leser von den mathematischen und physikalischen Grundlagen der Quantenmechanik hin zu einem grundlegenden Verständnis der Moleküleigenschaften zu führen. Zahlreiche Beispiele machen die Darstellung anschaulich und helfen dem Leser bei der Einübung des Stoffes.

Autorentext

Prof. Dr. Joachim Reinhold, Universität Leipzig

Klappentext

Übersichtlich und verständlich gelingt es dem Autor, den Leser von den mathematischen und physikalischen Grundlagen der Quantenmechanik hin zu einem grundlegenden Verständnis der Moleküleigenschaften zu führen. Zahlreiche Beispiele machen die Darstellung anschaulich und helfen dem Leser bei der Einübung des Stoffes.

Inhalt
1 Grundlagen.- 1.1 Einführung.- 1.2 Einfache Systeme.- 1.3 Operatoren und Eigenwertgleichungen.- 1.4 Der starre Rotator.- 2 Atome.- 2.1 Einelektronenatome.- 2.2 Mehrelektronenatome.- 3 Elemente der Theorie I.- 3.1 Quantenmechanische Zustände und Operatoren.- 3.2 Messung von Observablen.- 4 Elemente der Theorie II.- 4.1 Störungstheorie.- 4.2 Variationsrechnung.- 4.3 Zeitabhängige Theorie.- 5 Chemische Bindung.- 5.1 Allgemeine Beschreibung.- 5.2 Potentialflächen.- 6 ?-Elektronensysteme.- 6.1 Beschränkung auf ? Elektronen.- 6.2 Die HMO-Methode.- 6.3 Spezielle Verbindungsklassen.- 6.4 Anwendungen.- 7 Allvalenzelektronensysteme.- 7.1 Beschränkung auf Valenzelektronen.- 7.2 Die EHT-Methode.- 7.3 Spezielle Verbindungsklassen.- 7.4 Spezielle Aspekte.- 8 Koordinationsverbindungen.- 8.1 Ligandenfeldtheorie.- 8.2 Spezielle Aspekte.- 8.3 MO-Theorie.- 9 Theorie der Mehrelektronensysteme.- 9.1 Allgemeine Mehrteilchensysteme.- 9.2 Der Hartree-Fock-Formalismus.- 9.3 Atome und Moleküle.- 9.4 Dichtefunktionaltheorie.- 10 Vom Molekül zum Festkörper.- 10.1 Der eindimensionale Fall.- 10.2 Mehrere Dimensionen.- A Molekülsymmetrie.- A.1 Symmetriepunktgruppen.- A.1.1 Symmetrieelemente und Symmetrieoperationen.- A.1.2 Produkte von Symmetrieoperationen.- A.1.3 Die Punktgruppen.- A.1.4 Systematische Bestimmung der Punktgruppe.- A.2 Elemente der Gruppentheorie.- A.2.1 Allgemeine Definitionen, Rechenregeln.- A.2.2 Beispiele.- A.2.3 Die Gruppenmultiplikationstafel.- A.2.4 Untergruppen.- A.2.5 Konjugierte Elemente, Klassen konjugierter Elemente.- A.2.6 Isomorphie, Homomorphie.- A.2.7 Direkte Produkte von Gruppen.- A.3 Darstellungen.- A.3.1 Einführung.- A.3.2 Definitionen.- A.3.3 Äquivalente und inäquivalente Darstellungen.- A.3.4 Reduzible und irreduzible Darstellungen.- A.3.5Charaktere.- A.3.6 Die Charaktertafeln der Punktgruppen.- A.3.7 Direkte Produkte von Darstellungen.- A.4 Anwendungen.- A.4.1 Symmetriekennzeichnung molekularer Elektronenzustände.- A.4.2 Bestimmung der Symmetrie aller MOs eines Moleküls.- A.4.3 Bestimmung der Symmetrie aller Schwingungen eines Moleküls.- A.4.4 Auswahlregeln.- B Charaktertafeln.