Квантова хімія вирішує принципові для хіміків питання - чому утворюється хімічний зв'язок, чому атоми з'єднуються у молекули певного складу, чому існує різноманітність форм хімічних сполук, чому є різниця між їх властивостями та реакційною здатністю. Запропонований посібник написаний авторами, які протягом багатьох років викладають дисципліну "Квантова механіка і квантова хімія" у Харківському національному університеті ім. В. Н. Каразіна. Посібник призначений для студентів хімічних факультетів університетів, а також для студентів-дипломників, які використовують у своїй роботі квантово-хімічні методи досліджень Його також можна рекомендувати студентам та аспірантам, які спеціалізуються в галузі біохімії, медичної хімії та молекулярної біофізики. ЗМІСТ Вступ 6 РОЗДІЛ І. КВАНТОВА МЕХАНІКА Глава 1. КВАНТОВА ФІЗИКА: СТАНОВЛЕННЯ § 1.1. Фізичні основи квантової теорії 10 § 1.2. Корпускулярно-хвильовий дуалізм 15 § 1.3. Принцип невизначеностей Гейзенберга 19 § 1.4. Теорія атома Бора 21 § 1.5. Проблема теорії в хімії 28 Біографічні відомості 30 Питання для самоконтролю 34 Задачі 34 Література 36 Глава 2. КЛАСИЧНА МЕХАНІКА: КОРОТКІ ВІДОМОСТІ § 2.1. Основні поняття і закони класичної механіки 37 § 2.2. Рух у центральному полі сил 43 § 2.3. Формалізм Лагранжа 51 § 2.4. Формалізм Гамільтона 56 Питання для самоконтролю 62 Задачі 62 Література 64 Глава 3. ЛІНІЙНА АЛГЕБРА: КОРОТКІ ВІДОМОСТІ § 3.1. Вектори і їхні властивості 65 § 3.2. Лінійні оператори і їхні властивості 73 § 3.3. Задача на власні значення 77 § 3.4. Матричне представлення лінійного оператора 80 Питання для самоконтролю 85 Задачі 86 Література 87 Глава 4. ОСНОВНІ ПОСТУЛАТИ КВАНТОВОЇ МЕХАНІКИ § 4.1. Постулат 1. Хвильова функція, її інтерпретація і властивості 89 § 4.2. Постулат 2. Оператори спостережуваних фізичних величин 92 § 4.3. Постулат 3. Рівняння Шредінгера 96 § 4.4. Постулат 4. Вимірювання у квантовій механіці 98 Додаток до § 4.4. Квантова механіка та гра в кості 102 § 4.5. Хвильова та матрична механіка. Спільна вимірність двох спостережуваних величин 104 Питання для самоконтролю 108 Задачі 109 Література 111 Глава 5. МОДЕЛЬНІ ОДНОЧАСТИНКОВІ ЗАДАЧІ § 5.1. Частка в одновимірному потенційному ящику 113 § 5.2. Частка в тривимірному потенційному ящику 119 § 5.3. Модель вільного електрону для спряжених систем 122 § 5.4. Потенційні бар'єри 126 § 5.5. Квантовий осцилятор 133 Задачі 139 Література 140 Глава 6. ВОДНЕПОДІБНИЙ АТОМ § 6.1. Задача про воднеподібний атом 142 § 6.2. Атомні орбіталі 149 § 6.3. Квантові числа та спостережувані фізичні величини 157 § 6.4. Магнітний момент електрона в атомі. Спін електрона 161 Питання для самоконтролю 166 Задачі 167 Література 168 Глава 7. НАБЛИЖЕНІ МЕТОДИ РОЗВ'ЯЗАННЯ РІВНЯННЯ ШРЕДІНГЕРА § 7.1. Варіаційний метод 169 § 7.2. Теорія збурень 175 Питання і задачі 179 Література 179 Глава 8. БАГАТОЕЛЕКТРОННІ СИСТЕМИ § 8.1. Загальний опис багатоелектронної системи 181 § 8.2. Хвильова функція багатоелектронної системи 186 § 8.3. Метод самоузгодженого поля 196 § 8.4. Атомні терми 210 § 8.5. Багатоелектронні атоми та Періодична система елементів 220 Біографічні відомості 224 Питання для самоконтролю .225 Задачі 226 Література 227 РОЗДІЛ II. КВАНТОВА ХІМІЯ Глава 9. МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНИХ ОРБІТАЛЕЙ § 9.1. Молекулярний іон водню 230 § 9.2. Метод МО ЛКАО для двохатомних молекул 239 § 9.3. Метод МО для багатоатомних молекул 254 § 9.4. Геометрична будова багатоатомних молекул 261 Біографічні відомості 267 Питання і задачі 267 Література 269 Глава 10. МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНИХ ОРБІТАЛЕЙ ХЮККЕЛЯ § 10.1. Основні наближення і обчислювальна схема методу МОХ 271 § 10.2. Молекулярні діаграми для спряжених систем 282 § 10.3. Електронна структура спряжених вуглеводнів 291 § 10.4. Теорія реакційної здатності органічних сполук 303 Біографічні відомості 317 Питання для самоконтролю 317 Задачі 318 Завдання для комп'ютерного розрахунку 320 Література 322 Глава 11. МЕТОД ВАЛЕНТНИХ ЗВ'ЯЗКІВ § 11.1. Резонансні структури 323 § 11.2. Кількісні характеристики молекул 331 § 11.3. Розрахунок енергії зв'язку в молекулі водню 334 Питання і задачі 339 Література 340 Глава 12. СИМЕТРІЯ У КВАНТОВІЙ ХІМІЇ § 12.1. Елементи теорії груп 342 § 12.2. Симетрія молекул 344 § 12.3. Елементи теорії лінійних зображень 353 § 12.4. Побудова симетрізованих МО ЛКАО 363 § 12.5. Збереження орбітальної симетрії в хімічних реакціях 371 Питання і задачі 377 Література 379 Глава 13. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА НАПІВЕМЛІРИЧНИХ МЕТОДІВ У КВАНТОВІЙ ХІМІЇ § 13.1. Рівняння МО ЛКАО Рутвана 381 § 13.2. Напівемпіричні методи СУП МО ЛКАО: основні наближення 388 § 13.3. Методи нульового диференційного перекривання 393 Біографічні відомості 405 Питання і задачі .. .406 Література 407 Глава 14. НЕЕМПІРИЧНІ МЕТОДИ У КВАНТОВІЙ ХІМІЇ § 14.1. Одноелектронні базисні набори для неемпіричних розрахунків молекул 409 § 14.2. Ефекти електронної кореляції 418 § 14.3. Наближені методи врахування електронної кореляції 425 Завдання для комп'ютерного розрахунку 439 Література 441 Додаток 442