01. Локализованные массы и непрерывные среды. Частицы и поля. 02. Поле. Волны и корпускулы. 01. Частицы. Корпускулы и волны. Формула Де-Бройля. 02. Идеальный эксперимент в квантовой механике, его

01. Локализованные массы и непрерывные среды. Частицы и поля.
02. Поле. Волны и корпускулы.
01. Частицы. Корпускулы и волны. Формула Де-Бройля.
02. Идеальный эксперимент в квантовой механике, его элементы и математические образы.
03. Оператор импульса и оператор энергии. Бегущая волна Де-Бройля.
04. Система постулатов квантовой механики (перечислить).
05. Постулат 1. Волновые функции и их свойства.
06. Постулат 2. Операторные уравнения на собственные значения. Их роль и свойства.
07. Постулат 3. Уравнение Шрёдингера.
08. Постулат 4. Принцип суперпозиции состояний.
09. Постулат 5. Средние значения динамических переменных.
10. Вид и взаимосвязь операторов динамических переменных.
11. Одномерное движение частицы на замкнутом интервале. Линейный потенциальный «ящик».
12. Пространственное движение частицы. Кубический «ящик».
13. Плоский ротатор. Орбитали комплексные и орбитали действительные.
14. Гармонический осциллятор. Параметры молекулярного колебания.
15. Принцип Гейзенберга и совместные измерения.
16. Идеальное вращение линейной молекулы. Жёсткий ротатор. Квантование момента.
17. Электрон в атоме водорода.
18. Квантование энергии, момента, проекции момента.
19. Многоэлектронный атом. Одноэлектронный потенциал и расщепление орбитальных уровней.
20. Правила заполнения.
21. Правило Маделунга-Клечковского и основные конфигурации элементов.
22. «Аномальные» конфигурации атомов в таблице Менделеева.
23. Уровни и состояния многоэлектронного атома. Конфигурация, микросостояние, терм.
24. Последовательность уточнения качественной и количественной схемы.
25. Атом гелия. Основная и возбуждённая конфигурации.
26. Пространственные волновые функции конфигураций атома He. Перестановочная асимметрия простейших волновых функций - двухэлектронных произведений.
27. Симметризация пространственных двухэлектронных волновых функций. Функции симметричные и антисимметричные. Нормировка.
28. Спин электрона и его физические признаки. Символы спиновых волновых функций.
29. Двухэлектронные спин-функции.
30. Термы атома гелия. Принцип Паули.
31. Уровни энергии атома гелия. 1-е Правило Хунда.
32. Термы многоэлектронных атомов. Атом С.
33. Правила отбора для спектральных переходов.
34. Атомная система единиц.
35. Молекулярный катион H₂⁺. Слагаемые энергии. Координаты декартовы и эллиптиче-ские. Элемент объёма в двухцентровых координатах.
36. Приближение покоящихся ядер (Приближение Борна-Оппенгеймера - ПБО).
37. Гамильтониан молекулярного иона водорода.
38. Двухцентровые молекулярные орбитали (МО). Понятие о точных МО катиона H₂⁺+.
39. Приближение ЛКАО МО для основного состояния катиона H₂⁺. Базисные АО.
40. Нормировка МО. Интеграл перекрывания S, зависимость от длины связи. Понятие о номенклатуре МО. Признаки и символы двухцентровых МО: типы осевой симметрии (s,p,d,...), чётность-нечётность (g, u), разрыхление (*).
41. Связь и разрыхление МО. Графические образы двухцентровых МО (трёхмерные по-верхности, карты плотности вероятности, пиктограммы, профильные сечения).
42. Расчёт энергетических уровней МО катиона H₂⁺. Матричные элементы гамильтониана Haa, Hab и уровни E±(Haa, Hab).
43. Вычисление H_aa, H_ab: выделение одноцентрового гамильтониана и его матричных элементов -молекулярные одноэлектронные интегралы C(R), A(R), S(R).
44. Связывающий и разрыхляющий уровни МО. Графики зависимости энергии уровней от длины связи E±(R). Шкала отсчёта энергии.
45. Молекулярный ион H2+. Длина и энергия связи (эксперимент и теория).
46. Валентные колебания химических связей их характеристики в приближении гармонического осциллятора: собственная частота, приведённая масса, константа упругости, амплитуда.
47. Гармоническое приближение и характеристики колебания.
48. Энергия связи, энергия диссоциации, остаточная энергия колебаний в двухатомной молекуле.
49. Понятие о способах уточнения расчёта МО ЛКАО.
50. Двухэлектронная гомеополярная связь и её свойства. Молекула H₂. Орбитали.
51. Основная и первая возбуждённая конфигурации молекулы H₂, микросостояния.
52. Термы. Волновые функции. Ковалентные и ионные слагаемые волновой функции.
53. Энергетические кривые связывающего и отталкивательного термов. Параметры связи (длина связи, энергия связи, энергия диссоциации) в сравнении с ионом H₂⁺+.
54. Энергия колебаний двухцентровой двухэлектронной связи.
55. Элементарное введение в теорию МО ЛКАО для многоатомных молекул. Краткая характеристика простейший приближений:
1) Борна-Оппенгеймера, 2) одноэлектронное (МО). 3) эффективный гамильтониан,
4) ограниченный валентный базис.
56. Теория МО ЛКАО. Базисные АО и составы МО: бра- и кет-векторы АО и МО. Уравне-ние нормировки собственных векторов МО. Матрица перекрывания S.
57. Теория МО ЛКАО. Расчёт спектра уровней МО, матрица H.
58. Теория МО ЛКАО. Система линейных уравнений для собственных векторов МО.
59. Теория МО ЛКАО. Вековой детерминант, вековое уравнение и результаты его решения.
60. Теория МО ЛКАО. Уровни МО. Матрица собственных векторов (составы).
61. Простая теория МО ЛКАО для p-систем – метод МО Хюккеля (МОХ).
62. Углеводороды с системами p-сопряжения. p-s-Приближение Хюккеля.
63. Параметризация диагональных и недиагональных элементов матрицы перекрывания и матрицы гамильтониана в простом методе МОХ.
64. Хюккелевских уравнения для p-МО и упрощение диагональных элементов векового детерминанта.
65. Расчёт p-электронной структуры молекулы в методе Хюккеля: а) вековой детерминант и его корни, б)уровни p-МО, шкала энергии, в) собственные векторы и их нормировка (матрица составов).
66. Индексы электронной структуры хюккелевских p-систем: г) характеристики центров (АО и атомов)- парциальные и полные заселённости базисных АО, д) характеристики связей- парциальные и полные заселённости областей перекрывания (порядки p-связей).
67. Максимальное p-связывание в системе сопряжения. Бирадикал триметиленметил •C(CH2)3•. Индекс свободной валентности p-связанных атомов. Корреляция «порядок связи - длина связи» (этан, графит, этен, этин).
68. Треугольные циклы в методе МО ЛКАО: Хюккелевские уровни циклопропенового цикла и катион C3H3+. МО треугольного цикла. Водородные циклы: H3+; D3+; H3*; D3*. Вырождение.
69. Двухатомные гомоядерные молекулы элементов I-II Периодов Системы Менделеева.
70. Двухцентровая система координат и взаимная ориентация базисных АО. Симметрия перекрывания АО и правила отбора для интегралов перекрывания.
71. Уровни s,p-АО валентного слоя (зависимость от номера элемента).
72. Гибридизация базисных АО и две энергетические схемы МО в молекулах A2. Пиктограммы чистых и гибридных АО. Пиктограммы МО.
73. Одноэлектронные уровни гомоядерных двухатомных молекул (МО) с учётом и без учёта гибридизации базиса.
74. Электронные конфигурации гомоядерных двухатомных молекул A2 во 2-м Периоде Системы Менделеева.
75. Спин- спаренные и спин- распаренные конфигурации (закрытые и открытые оболочки) двухатомных молекул и молекулярных ионов: (H2+; H2; He2+; He2; Li2; Be2; B2; C2; N2+; N2; O2+; O2; F2).
76. Связь и разрыхление: кратность (порядок) связи по Герцбергу и её физические характе-ристики: длина связи, энергия связи, константа упругости собственных колебаний.
77. Принцип изоэлектронности. Конфигурация двухатомных молекул с 10-ю валентными электронами. Изоэлектронный ряд нейтральных молекул и молекулярных ионов: N2Þ{CO; BF; NO+; CN-}.
78. Полярность молекул. Дипольный момент, единица измерения:
1Дебай=1 электрон´1 ангстрем = 4.8´10-10(Q СГСЕ)´1´10-10(см).
79. Молекула монооксида углерода CO и её электронные характеристики. Элементарная качественная модель механизма образования уровней МО. Роль гибридизации, МО гра-ничной неподелённой пары 5sn.
80. Особенности строения молекулы CO: тройная связь, экстремальная энергия связи, отрицательный дипольный момент, способность к координации с d-элементами (обратное связывание). Энтропия CO в твёрдой фазе и число симметрии.
81. Краткая характеристика уровней и свойств изоэлектронных двухатомных молекул и ионов BF; NO+; CN-.
82. Изобразите в виде условного эскиза пиктограммы МО молекулы LiH.
83. Молекулы гидридов галогенов HF; HCl; HBr; HI. Закономерности изменения молекулярных характеристик: длины и энергии связи, дипольного момента, константы упругости.
84. Стереохимия молекул. Основные характеристики молекулярной структуры. Длины связей и валентные углы.
85. Теория ЛЭП. Правила Гиллеспи. Пределы применимости теории ЛЭП.
86. Стереохимия молекул. Основные понятия теории ЛЭП: классификация атомов моле-кулы, валентных электронных пар. Пары связывающие и неподелённые. Кратные связи. Правила Гиллеспи.
87. Факторы, определяющие стереохимию молекулы в теории ЛЭП, классификация молекулярных структур, и причины их искажений.
88. Типы гибридизации АО центрального атома и валентные углы в теории ЛЭП.
89. Соединения углерода. Алканы, алкены, алкины. Средние длины и энергии кратных связей C-C, C=C, CºC; C-O, C=O, CºO; C-N, C=N, CºN; N-N, N=N, NºN.
90. Конформации этана: скошенная и заслонённая. Заторможенное внутреннее вращение, график потенциальной энергии, энергетический барьер в молекуле этана. Конформационная подвижность полимерных цепей. Конформации диенов (цис-транс изомеры бутадиена) и барьеры внутреннего вращения.
91. Хюккелевские циклы (CH)n. Сравнение схем уровней МО. Правило Фроста. Нейтральные и ионные электронные конфигурации циклов и их устойчивость. Ароматичность. Правило Хюккеля 4n+2, аннулен-14 и аннулен-18.
92. Неорганические аналоги углеводородных структур (этана, этена, бензола) на основе донорно-акцепторных связей атомов бора и азота BN различной кратности.
93. Асимметрия s- и p-электронной плотности. Атомы галогенов, как дезактивирующие ориентанты 1-го рода в замещённых ароматических молекулах (пример обратного связывания в органической химии).
94. Мостиковые (электронодефицитные) молекулы.
95. Энергии (потенциалы) ионизации и уровни МО. Теорема Купманса. МО и электронные конфигурации многоатомных молекул.
96. Принцип и области применения методов фотоэлектронной и рентгенэлектронной спектроскопии (ФЭС, РЭС). Уровни МО валентных и внутренних электронов. Энергетический баланс фотоионизации.
97. Понятие о методе фотоэлектронной спектроскопии (ФЭС), рентгенэлектронной спектроскопии (РЭС). Баланс энергии ионизирующего излучения и электронной энергии. Теорема Купманса.
98. Трёхцентровые линейные МО и химические связи в молекуле BeH₂. Коллективный (групповой) базис атомов H_1,2. Кратность связи BeH.
99. Уровни МО в молекуле BH₃. Коллективный (групповой) базис атомов H_1,2,3.
100. Уровни МО в молекуле CH₄. Коллективный (групповой) базис атомов H_1,2,3,4.
101. Уровни МО в молекуле NH₃. Коллективный (групповой) базис атомов H_1,2,3.
102. Уровни МО в молекуле H₂O. Коллективный (групповой) базис атомов H_1,2.
103. Дезактивирующая ориентация 1-го рода в ароматичском ряду как пример обратного связывания в органической химии.
104. Правило стабильности комплексов («правило 18 электронов»). Баланс валентных электронов и гибридизация АО центрального атома.
105. Координационная и дативная связи в комплексах, механизм обратного связывания.
106. Карбонилы переходных металлов.
107. Комплексы платины. Гибридизация с участием d-АО.
108. Сэндвичи. Ароматические лиганды. Правило «18» и искажённые сэндвичи:
109. Водородные связи.
110. Силы Ван-дер-Ваальса (ориентационные, деформационные, дисперсионные), их природа и потенциалы.

Раздел «Строение молекул и химическая связь»
Экзаменационные вопросы для студентов 3-го курса МИТХТ им. М.В. Ломоносова
ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ И СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛ

Тема 1) Физическая природа одноэлектронной ковалентной связи.
1) Физическая природа образования химической связи. Общие сведения о двухатомных молекулах и молекулярных ионах.
2) Электрон в поле двух протонов. Модель адиабатического сближения H++H•®...®H2+®.... Промежуточное «состояние» - молекулярный ион H2+. Формула Бора и пределы изменения орбитальной и полной энергий.
3) Кулоновская энергия межъядерного отталкивания при адиабатическом процессе сближения H++H•.
4) Пределы орбитальной энергии и её изменение при образовании иона H2+ из протона и атома H.
5) Распределение зарядов в устойчивом состоянии молекулярного иона H2+ (качественное описание).
6) Энергетическая кривая основного состояния иона H2+.
7) Принцип Гейзенберга и молекулярные колебания.
Тема 2) Количественная теория одноэлектронной ковалентной связи.
Гамильтониан молекулярного иона H2+ в приближении Борна-Оппенгеймера.
9) Приближение МО ЛКАО и электронные состояния молекулярного иона H2+. Связывающая и разрыхляющая молекулярные s-орбитали (s+, s-), свойства симметрии.
10) Нормировка МО. Интеграл перекрывания S и его приближенный вероятностный смысл.
11) Уравнение Шрёдингера и расчёт энергии связывающей и разрыхляющей МО одноэлектронной связи в H2+.
12) Одноэлектронные молекулярные интегралы S, C, A (перекрывания, кулоновский, резонансный (обменный)). Их приближённое вероятностное и физическое содержание.
13) Эллиптические координаты, схема вычисления и формулы S(R), C(R), A(R) (справочная лекционная информация).
14) Матричные элементы гамильтониана (Haa, Hab) и общее выражение для уровней МО в ионе H2+.
15) Энергетические кривые двух низших уровней МО катиона H2+.
16) Связывающая и разрыхляющая МО молекулярная иона H2+ (справочная информация без вывода). Номенклатура МО иона H2+. Признаки связи и разрыхления МО.
17) Расчёт МО ЛКАО молекулярного иона H2+ с коррекцией. Показатель экспоненты базисной s(H)-АО в качестве оптимизируемой переменной z –«эффективного заряда ядра» [1s(H)®f(z)®2s(He)]. «Исправленные» уровни МО (справочная лекционная информация без вывода).
18) Характеристики одноэлектронной связи (равновесная длина и энергия связи) в молекулярном ионе H2+ (простейший расчёт, оптимизация экспоненты АО, эксперимент).
Тема 2а) Основы языка качественной теории МО. Простейшие образы: уровни и пиктограммы.
19) Графические способы представления двух МО иона H2+. Объёмные графики базисных АО и МО, контурные топографические карты, сечения объёмных графиков вдоль линии связи.
20) Признаки связывания и разрыхления МО иона H2+: лепестки – пучности и узлы, их число, относительное расположение энергетических уровней.
21) Эскизные изображения - пиктограммы МО иона H2+. Число узлов, пучностей. Число лепестков и последовательность уровней МО.
Тема 3) Общие основы теории молекулярных орбиталей для многоатомных молекул.
22) Физические основы и основные приближения метода МО ЛКАО. Приближение Борна-Оппенгеймера. Одноэлектронное (орбитальное) приближение. Приближение ЛКАО. АО-базис (одномерный массив стандартных функций). Ограниченние базиса. Валентное приближение.
23) Приближение эффективного одноэлектронного гамильтониана.
24) Бра-кет - символика в квантовой механике. Скобочные обозначения молекулярных интегралов по Дираку (бра-кет-символы). Бра- и кет-векторы базисных АО. Бра- и кет- векторы МО. Индексы базиса, матричных элементов гамильтониана и матрицы собственных векторов (МО).
25) Нормировка МО, уравнение нормировки. Матрица перекрывания и её матричные элементы (интегралы перекрывания).
26) Уравнение Шредингера и схема вывода уравнений метода МО ЛКАО для многоатомной молекулы.
27) Схема расчёта одноэлектронных энергетических уровней и собственных векторов эффективного одноэлектронного гамильтонианом в АО базисе (атомно-орбитальные составы МО).
28) Вековой детерминант. Матрицы S и H в бра-кет - символах. Интегралы перекрывания Spq=<fp|fq>.
29) Матричные элементы гамильтониана в расчёте МО ЛКАО Hpq=<fp|H|fq>.
30) Стандартная информация расчёта МО ЛКАО. Характеристики электронной структуры молекулы. Энергетическая шкала и диаграмма уровней p-МО. Числа заполнения МО (0, 1, 2). Электронная конфигурация молекулы. Конфигурации основная и возбуждённые. Матрица собственных векторов МО (коэффициентов при АО в составе МО).
Тема 4) Системы сопряжения в методе МО ЛКАО. Простой метод Хюккеля.
31) Плоские p-системы и одиночный слой кристаллической решётки графита как основа их структуры. Хюккелевские углевордороды. Выравнивание связей в p-системе. Полиены и арены.
32) Простой метод Хюккеля (метод МОХ) и простейшие расчёты p-систем по методу МО ЛКАО.
33) Эффективный p-гамильтониан. Интегралы перекрывания и матричные элементы p-гамильтониана в методе МОХ. Диагональные и недиагональные матричные элементы p-гамильтониана
34) Вековой детерминант в методе МОХ, вековое уравнение и определение его корней. Единица энергии в методе МОХ.
35) Индексы электронной структуры в методе МО Хюккеля. Парциальные заселенности БАО в МО. Полные засе-ленности БАО в молекуле (p-электронные заселённости АО). Эффективные заряды атомов. Парциальные и полные порядки p-связей. Атомные заряды в p-системе хюккелевских углеводородов. Заряды
36) Сводная таблица квантово-химического расчёта МО p-электронной системы молекулы с системой сопряжён-ных связей по методу МО ЛКАО Хюккеля.
37) Примеры расчёта по методу МОХ: этилен, аллил, бутадиен. Составление приведённых вековых детерминантов и схема расчёта. Шкала энергии и уровни p-МО. Собственнные векторы и их нормировка в методе МОХ.
38) Теорема парности для альтернантных хюккелевских углеводородов. Связывающие, разрыхляющие и несвязы-вающие МО. Граничные МО (высшая занятая и низшая вакантная – ВЗМО и НВМО).
39) Примеры чётных и нечётных хюккелевских углеводородов в методе МОХ.
40) Спектральное возбуждение граничных электронов и природа первой полосы поглощения в электронных спек-трах сопряжённых углеводородов.
41) Несвязывающие p-МО в альтернантных хюккелевских углеводородах. Свободные радикалы с плоской геомет-рией (примеры p- и s- радикалов: метил, аллил, бензил, винил, фенил).
42) Корреляция между порядком p-связи и её длиной (этан, графит, этен, бензол).
43) Максимальное p -связывание, третичный атом в триметиленметильном бирадикале •[C(CH2)3]• и индекс свободной валентности в p -системах.
44) Характеристики p-электронного распределения в методе МОХ и молекулярная диаграмма. Атомный заряд, порядок связи, индекс свободной валентности.
45) Хюккелевские циклы, системы уровней МО и устойчивость электронных конфигураций: этен, циклопропен (радикал и катион), циклобутадиен, пентадиен (радикал и анион), бензол, гептатриен (радикал и катион), цик-лооктатетраен (геометрическая конфигурация) и его двузарядные ионы. Правило ароматичности Хюккеля, энергия делокализации и её расчёт. Устойчивость электронных конфигураций.
46) Гетероатомы в системе сопряжения. Параметры для гетероатомов в системе сопряжения. Примеры молекул с гетероатомами (хлорбензол, фторбензол, бензохинон,...). Параметризация кулоновских и резонансных интегралов (aX= a +kX×b; bCX=hCX×b).
47) Области и границы применения простого метода Хюккеля.
48) Свойства сопряжённых углеводородов. Примеры гомологических рядов диарилполиенов; простейшие сравни-тельные количественные расчёты энергии первого электронного перехода в модели одномерного «ящика».
49) Модель свободного электрона (одномерного «ящика») и расчёт волнового числа (длины волны, частоты) первой полосы электронного спектра поглощения в рядах молекул диарилполиенов (и азометиновых красителей).
50) Корреляции между уровнями НВМО в методе МОХ и электронным сродством p-систем.
51) I.А. Демонстрационные, информационные и графические возможности современных квантово-химических программ. Компьютерный расчёт простым методом Хюккеля собственных значений и собственных векторов (массива энергетических p-уровней и матрицы АО-составов p-МО) эффективного p-гамильтониана. Содержание стандартной расчётной информации расчёта по методу МОХ.
Тема 5) Двухэлектронная ковалентная связь. Молекула водорода. Теория спина и принцип Паули.
52) Спин электрона. Спиновые состояния и простейшие спиновые волновые функции системы двух электронов.
53) Спиновые состояния и волновые спин-функции двухэлектронного коллектива. Оператор перестановки частиц, перестановочная симметрия двухэлектронных спиновых функций. Синглет и триплет.
54) Симметрия, асимметрия, симметризация и антисимметризация двухэлектронных волновых спин-функций. Симметризация и нормировка двухэлектронных волновых спин-функций: симметричные и антисимметричные линейные комбинации функций-произведений.
55) Пространственные и спиновые признаки состояний двухэлектронного коллектива. Пространственные и спиновые волновые функции двух электронов на двух орбиталях.
56) Принцип Паули (общая формулировка).
57) Полные пространственно-спиновые волновые функции двухэлектронного двуорбитального коллектива.
Энергетика конфигураций и термов. (1-е Правило Хунда-качественная формулировка).
58) Молекула H2 в методе МО ЛКАО. Система низших уровней МО. Сходство и отличие с ионом H2+.
59) Низшие МО и электронные конфигурации молекулы H2 (основная и возбуждённая). Орбитальные (пространственные) двухэлектронные волновые функции. Полные волновые функции.
60) Основная электронная конфигурация молекулы H2 в методе МО ЛКАО. Двухэлектронные орбитальные волно-вые функции и их атомно-орбитальные составляющие. Ковалентные и ионные компоненты. Первая возбуж-дённая конфигурация. Электронные термы. Синглет и триплет.
61) Понятие о волновой функции метода Гайтлера-Лондона (валентных схем – ВС) и физический смысл классических символов теории валентности (валентный штрих для гомеополярной связи, атомные заряды для поляризованного электронного распределения на гетероатомной двухцентровой связи, их комбинации).
62) Способы графического качественного изображения электронных распределений (физический смысл классических символов теории валентности). Ковалентные и ионные составляющие пространственной волновой функции двухцентровой связи.
63) Энергетические уровни (термы) низших электронных конфигураций молекулы H2.
Тема 6) Химическая связь в двухатомных гомоядерных молекулах.
64) Энергетическая кривая основного терма как функция межъядерного расстояния. Равновесная длина связи. Принцип Гейзенберга, природа колебаний ядерного остова и нулевой колебательный уровень. Энергия диссо-циации и энергия двухатомной связи.
65) Остаточная энергия колебания двухцентровой связи. Правило квантования колебательной энергии двухатом-ной связи. Расчёт амплитуды колебания.
66) Характеристическая частота молекулярного колебания, расчёт силовой константы и амплитуды в гармони-ческом приближении. Адиабатический потенциал.
67) Гомоядерные двухэлектронные молекулы элементов 2-го периода системы Менделеева. Двухцентровая сис-тема координат для стандартной ориентации валентных базисных АО.
68) Типы перекрывания АО (s-; p-; d-...). Пиктограммы перекрывания АО (графические схемы образования МО). Узлы и пучности линейных комбинаций (МО).
69) Критерии перекрывания АО (симметрия перекрывания, энергии и размеры АО). Схемы уровней МО гомоядерных двухатомных молекул элементов 2-го периода.
70) Гибридизация АО в двухатомных гомоядерных молекулах. Роль энергетической дистанции между валентными АО. Примеры гибридизации s- и p- АО.
71) Простейший модельный пример гибридизации и полярные диаграммы гибридных орбиталей (на примере жё-сткого ротатора).
72) Электронные конфигурации, числа заполнения связывающих и разрыхляющих МО, кратность связи по Герц-бергу в двухатомных молекулах.
73) Электронные конфигурации, микросостояния и термы двухатомных молекул элементов 2-го периода.
74) Ионизационные потенциалы и электронное сродство молекул, уровни МО и теорема Купманса.
75) Строение молекулы N2 и других двухатомных гомоядерных молекул элементов 2-го периода.
76) Сравнительная таблица электронных конфигураций и физических характеристик гомоядерных двухэлектрон-ных молекул и ионов элементов 1-го и 2-го периодов. Кратности связи, энергия связи (диссоциации), и длина.
77) Диамагнитные и парамагнитные состояния двухатомных гомоядерных молекул элементов 2-го периода.
Тема 7) Двухатомные гетероядерные молекулы. Изоэлектронные ряды.
78) I.В. Гетероядерные двухэлектронные молекулы элементов 1-го и 2-го периода. Принцип изоэлектронности. Молекулярные орбитали, электронные конфигурации и сравнительное строение молекул и молекулярных ионов в изоэлектронных рядах. Примеры изоэлектронных систем.
79) Качественная одноэлектронная модель строения молекулы СО. Схема уровней МО молекулы СО, их природа (качественные составы), числа заполнения. Гибридизация АО и её роль f±(С)=2s±2pz. Качественная схема последовательности перекрывания АО. Граничная электронная пара, вектор дипольного момента. Сравнение с молекулой N2 (сходство и отличия). Координационные свойства молекулы СО.
80) Молекула СО как лиганд в комплексах. Примеры карбонилов. Обратное связывание.
81) Теорема Купманса. Орбитальные уровни и потенциалы ионизации.
82) Изоэлектронный ряд молекул и ионов N2; СО; BF; СN-; NO+. Сравнение длин и энергий связи.
ТемаСтереохимия. Соединения непереходных элементов. Теория ЛЭП.
83) I.Б. Стереохимия многоатомных молекул. Соединения непереходных элементов. Одноцентровые молекулы: центр и лиганды. Теория локализованных электронных пар (ЛЭП). Электростатическая модель плавающих зарядов. Геометрия идеальных полиэдров. Четыре правила Гиллеспи.
84) Стереохимическая иерархия атомов молекулы в теории ЛЭП. Классификация электронных пар в оболочке центра. Определение чисел электронных пар связывающих и неподелённых.
85) Классификация в теории ЛЭП полных и осколочных молекулярных структур MXnEm. Число s-связей и формулы гибридизации валентных АО центрального атома (sp, sp2, sp3, dsp3, d2sp3,...).
86) Геометрия молекул гидридов BeH2, BH3, CH4, NH3, H2O. Полный и осколочный тетраэдры.
Тема 9) Ионная связь. Полярная связь.
87) II.В. Гетероядерные двухэлектронные молекулы элементов 1-го и 2-го периода. Символика предельных видов электронного распределения на химической связи (симметричное ковалентное и асимметричное поляризованное - ионное).
88) Связь гомеополярная и гетерополярная (ионная). Химическая символика гомеополярной и гетерополярной двухэлектронной связи.
89) Ионные молекулы LiF, NaCl. Реакция образования ионной молекулы из атомов. Разделение зарядов. Теплота образования ионной связи из атомов и её слагаемые (потенциал ионизации, электронное сродство, энергия притяжения ионов).
90) Электростатическая природа ионной связи и её свойства. Ненасыщаемость. Потенциал притяжения и потенциал отталкивания для ионной связи. Энергетические кривые. Энергии ионной связи. Символика. Димеризация в газовой фазе. Остаточная ковалентность.
91) Молекулы гидридов LiH, HF. Относительное распределение уровней базисных АО и уровней МО (ионизационные потенциалы АО).
92) Несвязывающие, связывающие и разрыхляющие МО (АО-составы и пиктограммы) молекул гидридов LiH, HF. Несвязывающие МО и их составы. АО 1s(H) в составе связывающих s-МО. Графические структурные формулы, квалентные и ионные компоненты химической связи. Дипольные моменты. Атомные заряды и критерий Полинга. Длины и энергии связей.
Тема 10) Соединения углерода. Ароматичность.
93) Соединения углерода. Алканы (парафины), алкены (олефины), алкины. Виды гибридизации атома углерода и основные признаки. Сравнительные характеристики связей CC различной кратности. Этан, этен (этилен), этин (ацетилен). Межатомные расстояния, энергии связей.
94) Хюккелевские циклы. Графическое правило определения p-уровней хюккелевских МО этена и циклов: C2H4; C3H3; C4H4; C5H5; C6H6; C7H7; C8H8 (мнемоническое правило Фроста). Устойчивость p-электронных конфигураций и ароматические молекулярные ионы C3H3+; C5H5-; C7H7+; C8H8--. Циклобутадиен C4H4. Ароматичность хюккелевских циклов. Правило 4n+2, n=0, 1, 2.
Тема 11) Симметрия и вырождение. Электронодефицитные связи. Донорно-акцепторные связи
95) Симметрия и вырождение уровней: оси вращения 3-го и высшего порядков, кубическая симметрия (куб, октаэдр) и др..
96) Ароматические циклы с гетероатомами: фуран, тиофен, пиррол (C4H4O, C4H4S, C4H4NH) и др.. Боразол (BNH)3 (неорганический бензол). Аналог алмаза боразон (BN)n.
97) Электронодефицитная связь. Простейшие треугольные водородные циклы H3+; D3+; H3*; D3*. Сродство к
протону. Уровни МО треугольного цикла, вырождение. Трёхцентровые связи. Строение диборана B2H6.
Тема 12) МО многоатомных гидридов. Донорно-акцепорные связи.
98) Уровни МО молекул простейших многоатомных гидридов BeH2, BH3, CH4, NH3, H2O. Коллективные (групповые, симметричные) орбитали лигандов. Простейшие пиктографические приёмы построения МО из чистых и гибридных АО и многоцентровых орбиталей лигандов. Число вертикальных потенциалов ионизации.
99) Донорно-акцепторная связь. Графическая символика. Энергия донорно-акцепорных взаимодействий.
Тема 13) Координационные соединения (комплексы). Химическая связь в комплексах.
100) II.Б. Стереохимия многоатомных молекул. Соединения переходных элементов. Примеры одноцентровых комплексов. Моно- и полидентатные лиганды. Координационные связи. Правило «18 электронов» и устойчивые электронные конфигурации комплексов. Валентная конфигурация 4s23p6(n-1)d10, ns2np6(n-1)d10, карбонилы переходных элементов Cr(CO)6, Fe(CO)5, Ni(CO)4 и др.
101) Гибридизация АО металла и геометрия комплекса на примере карбонилов Cr(CO)6, Fe(CO)5, Ni(CO)4. Разрыхляющая орбиталь лиганда (:CO), координационная и дативная связи и эффект обратного связывания.
102) Ценовые соединения. Дибензолхром, ферроцен.
103) Правило 18, сэндвичи рутения и родия: Ru[C6(CH3)6]2; Rh[C6(CF3)6](C5H5), их геометрия.
104) Обратное связывание в галогензамещённых ароматических системах (C6H5F, C6H5Cl). Электронное влияние заместителей. Дезактивирующие ориентантов 1-го рода в аренах (ароматических системах).
105) Соль Цейзе K[PtCl3(C2H4)] и иные комплексы платины: PtCl2; [PtCl42-]; [PtCl2(NH3)2]; [PtCl62-]; [PtCl4(NH3)2];
Тема 14) Межмолекулярные взаимодействия. Водородные связи. Ван-дер-ваальсовы силы.
106) Водородная связь и её признаки (длина и энергия). Димеры карбоновых кислот. Иные примеры.
107) Межмолекулярные силы (силы Ван-дер-Ваальса). Ориентационные, индукционные (деформационные) и дисперсионные взаимодействия.
108) Природа ориентационного взаимодействия. Энергия взаимодействия диполей. Роль теплового движения и температуры. Пределы энергии ориентационного взаимодействия в конденсированном и газообразном состояниях вещества.
109) Энергии деформационного и дисперсионного межмолекулярного взаимодействия. Потенциал межмолекулярного отталкивания.
110) Сравнительные вклады ориентационного, деформационного и дисперсионного эффектов в энергию межмолекулярного взаимодействия.
II.А. Заключение.
111) Обзор химических связей. Связи ковалентная, ионная, полярная, донорно-акцепторная (координационная, дативная, обратное связывание), металлическая, водородная. Межмолекулярные взаимодействия – силы Ван-дер-Ваальса: ориентационные, индукционные (деформационные), дисперсионные.
112) Электронное распределение и символы различных химических связей.
113) Демонстрационные, информационные и графические возможности современных квантово-химических программ. Пакеты программ: MOPAC, HYPERCHEM, GAUSSIAN и др..

Дата добавления: 2015-10-21