Вопросы к экзамену по курсу «Теория строения вещества и химическая связь»

Доц. Расщепкина Н. А.
Вопросы к экзамену по курсу «Теория строения вещества и
химическая связь»
1. Квантово-механическое обоснование теории строения молекул и
химической связи. Строение атома.
1. Базовые представления квантовой механики.
1.1. Принцип неопределенности, константа Планка, квантовые состояния и
принцип суперпозиции, операторы физических величин.
1.2. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.
2. Водородоподобные частицы.
2.1. Угловая зависимость волновой функции электрона.
2.2. Радиальная зависимость волновой функции электрона.
2.3. Спин.
2.4. Водородоподобная частица с учетом спина электрона.
3. Многоэлектронные атомы.
3.1. Метод самосогласованного поля. 3.2. Принцип Паули. 3.3. Электронные
конфигурации атомов. Атомные термы. 3.4. Основные характеристики
атомных частиц, важные для химии: размер индивидуальных атомов и ионов,
энергия ионизации, сродство к электрону.
2. Строение многоатомных молекул.
1. Модель молекулы как единой динамической системы из ядер и электронов.
1.1. Молекула. Потенциальная поверхность. Равновесная конфигурация.
1.2. Теория химической связи и её задачи.
1.3. Вариационный метод решения уравнения Шрёдингера.
1.4. Общая характеристика теоретических и полуэмпирических методов,
используемых для решения уравнения Шрёдингера.
2. Основы современной теории строения химических частиц.
2.1. Метод валентных связей (МВС).
2.2. Метод молекулярных орбиталей (ММО).
3. Метод МО ЛКАО.
3.1. Приближённое описание молекулярной орбитали в методе МО ЛКАО.
3.2. Расчёт энергии и волновой функции H 2 в методе МО ЛКАО.
4.Симметрия равновесных геометрических конфигураций молекулярных
систем.
4.1. Точечные группы симметрии молекул и их обозначения.
4.2. Правила определения симметрии молекул и их ориентации в декартовой
системе координат.
4.3. Матричное представление закрытых операций симметрии.
5. Приводимые и неприводимые представления, их обозначения. Таблицы:
группового умножения, характеров.
6.
Применение
теории
групп
для
анализа
симметрии
атомных
и
молекулярных орбиталей.
6.1. Анализ симметрии атомных орбиталей.
6.2. Граничные поверхности в МО ЛКАО.
6.3. Двухатомные молекулы в методе МО ЛКАО.
7.
Основные
принципы
построения
и
интерпретация
диаграмм
энергетических уровней молекулярных орбиталей многоатомных молекул.
7.1. Построение и интерпретация диаграмм молекул типа АН2 (симметрии
C2v, D ∞h).
7.2. Построение и интерпретация диаграмм молекул типа АН3 (C3v или D3h),
7.3. Построение и интерпретация диаграмм молекул типа AH4 (Td или D4h).
8. Влияние электронного строения молекул на их свойства.
8.1. Влияние электронного строения молекул на их электронодонорные и
электроноакцепторные характеристики, магнитные и химические свойства:
модель ОЭПВО, диаграммы Уолша.
8.2. Электрический дипольный момент молекулы. Поляризация.
9. Сохранение орбитальной симметрии в химических реакциях.
9.1. Использование данных о симметрии граничных МО для определения
механизма согласованных химических реакций на примере превращения
этилена в циклобутан, циклобутена в бутадиен.
3. Строение комплексов переходных металлов.
1.Основные особенности строения координационных соединений.
1.1. «Анатомия» комплексных соединений. Изомерия.
1.2. Методы квантово-химического объяснения химической связи в
комплексах.
1.3. Электронное строение октаэдрических и тетраэдрических комплексов
переходных металлов.
1.4. Влияние природы и электронного строения лигандов на электронную
структуру комплексов.
1.5. Правило 18 электронов. Эффект Яна-Теллера.
2. Объяснение комплексообразования ММО.
2.1. Энергетические диаграммы МО октаэдрических, квадратных комплексов
переходных металлов.
2.2. Важнейшие особенности электронного строения π-комплексов и
кластерных соединений.
4. Строение жидкостей, жидких кристаллов и кристаллических веществ.
4.1. Основные типы сил межмолекулярного взаимодействия.
4.2. Основные особенности строения жидкостей и аморфных веществ.
4.3.
Строение
жидких
кристаллов:
нематические,
холестерические,
смектические и дискотические жидкие кристаллы.
4.4. Электронное строение кристаллических веществ. Основные понятия
зонной теории.
4.5. Важнейшие особенности зонной структуры металлов, ионных и
ковалентных кристаллов на примере Na, Mg, Al, Cu, Fe, NaCl, MgO, TiO.
4.6. Влияние примесей на зонную структуру, свойства.
4.7. Принцип симметрии Кюри, правило Неймана. Предельные группы
симметрии.
4.8. Взаимосвязь между симметрией кристаллов и их векторными
свойствами.
4.9.
Взаимосвязь между симметрией кристаллов и
свойствами.
их
тензорными