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Quantentheorie der Moleküle

eine Einführung
Verfasser*in: Suche nach Verfasser*in Reinhold, Joachim
Verfasser*innenangabe: Joachim Reinhold
Jahr: 2015
Verlag: Wiesbaden, Springer Spektrum
Mediengruppe: Buch
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Inhalt

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 Erarbeitung des Stoffes. Aus dem Inhalt:1 Grundlagen 13 / 1.1 Einfuhrung 13 / 1.1.1 Notwendigkeit der Quantentheorie 13 / 1.1.2 Historie I 16 / 1.1.3 Klassisches Eigenwertproblem - Die schwingende Saite 18 / 1.1.4 Die zeitunabhängige Schrödinger-Gleichung 20 / 1.1.5 Historie II 22 / 1.2 Einfache Systeme 24 / 1.2.1 Das Elektron im Potenzialkasten 24 / 1.2.2 Der harmonische Oszillator 27 / 1.3 Operatoren und Eigenwertgleichungen 31 / 1.3.1 Operatoren 31 / 1.3.2 Eigenwertgleichungen 33 / 1.3.3 Das Eigenwertproblem für 12 34 / 1.3.4 Das Eigenwertproblem für l2 36 / 1.3.5 Der staxre Rotator 38 / 1.4 Einelektronenatome 40 / 1.4.1 Das Zentralfeldproblem 40 / 1.4.2 Das Coulomb-Potenzial 42 / 1.4.3 Das Wasserstoffatom 44 / 1.4.4 Wasserstoffähnliche Atome 49 / 1.4.5 Der Elektronenspin 50 / 1.5 Mehrelektronenatome 51 / 1.5.1 Die Schrödinger-Gleichung für Atome 51 / 1.5.2 Das allgemeine Zentralfeld 52 / 1.5.3 Mehrere Elektronen, Aufbauprinzip 53 / 1.5.4 Mehrelektronenzustände, Atomterme 55 / 1.5.5 Kopplung von Drehimpulsen 58 / 1.6 Chemische Bindung 59 / 1.6.1 Die Schrödinger-Gleichung für Moleküle 59 / 1.6.2 Qualitative Aspekte der chemischen Bindung 60 / 1.6.3 Physikalische Ursachen der Bindung 62 / 1.6.4 Das Wasserstoffmolekülion 63 / 1.6.5 Die LCAO-MO-Methode 70 / 1.6.6 Hybridisierung 73 // 2 Elemente der Quantenmechanik 79 / 2.1 Quantenmechanische Zustände und Operatoren 79 / 2.1.1 Quantenmechanische Zustände 79 / 2.1.2 Der n-dimensionale Vektorraum 80 / 2.1.3 Der Hilbert-Raum 82 / 2.1.4 Realisierungen des Hilbert-Raums 83 / 2.1.5 Orthonormalbasen 84 / 2.1.6 Lineare Operatoren 86 / 2.1.7 Die Operatoren für die Observablen 88 / 2.1.8 Adjungierter Operator, hermitesche Operatoren 90 / 2.1.9 Inverser Operator, unitäre Operatoren 92 / 2.1.10 Projektionsoperatoren 93 / 2.2 Messung von Observablen 94 / 2.2.1 Messung einer Observablen 94 / 2.2.2 Mittelwerte 95 / 2.2.3 Impulsmessung und Ortsmessung 97 / 2.2.4 Messung mehrerer Observabler 100 / 2.2.5 Die Unschärferelation 101 / 2.2.6 Vollständige Sätze kommutierender Operatoren 103 / 2.2.7 Messung als Projektion 104 / 2.3 Störungstheorie 105 / 2.3.1 Der Grundgedanke 105 / 2.3.2 Störungstheorie ohne Entartung 105 / 2.3.3 Ein Beispiel 109 j / 2.3.4 Störungstheorie bei Entartung 110 / 2.3.5 Ein Beispiel 112 / 2.4 Variationsrechnung 114 / 2.4.1 Der Grundgedanke 114 / 2.4.2 Das Variationsverfahren 115 | / 2.4.3 Ein Beispiel 116 1 / 2.4.4 Der lineare Variationsansatz 117 ! / 2.5 Zeitabhängige Theorie 119 j / 2.5.1 Die zeitabhängige Schrödinger-Gleichung 119 / 2.5.2 Stationäre Zustände 120 / 2.5.3 Zeitabhängige Störungstheorie 122 / 2.5.4 Übergangsmomente und Auswahlregeln 124 // 3 Qualitative MO-Theorie 127 I / 3.1 7r-Elektronensysteme 128 / 3.1.1 Beschränkung auf 7r-Elektronen 128 / 3.1.3 Informationen aus Eigenvektoren und Eigenwerten 134 / 3.1.4 Symmetriekennzeichnung der Molekülorbitale 138 / 3.1.5 Symmetriekennzeichnung der Mehrelektronenzustände 141 / 3.1.6 Unverzweigte lineare 7r-Elektronensysteme 142 / 3.1.7 Unverzweigte zyklische 7r-Elektronensysteme 143 / 3.1.8 Erhaltung der Orbitalsymmetrie 146 / 3.1.9 Elektronenanregung 148 / 3.2 Allvalenzelektronensysteme 151 / 3.2.1 Beschränkung auf Valenzelektronen 151 / 3.2.2 Die EHT-Methode 152 / 3.2.3 Ein Beispiel 156 / 3.2.4 Typen der Orbitalwechselwirkung 160 / 3.2.5 Zweiatomige Moleküle 162 / 3.2.6 Lokalisierte Orbitale 165 / 3.2.7 Fragmentorbitale 168 / 3.2.8 Elektronenanregung 170 / 3.2.9 Elektronenmangel- und -Überschussverbindungen 173 / 3.2.10 Walsh-Diagramme 175 / 3.3 Koordinationsverbindungen 177 / 3.3.1 Der Grundgedanke der Ligandenfeldtheorie 177 / 3.3.2 Qualitative Aufspaltung der Orbitale 178 / 3.3.3 Das Ligandenfeldpotenzial 181 / 3.3.4 Quantitative Aufspaltung der d-Orbitale 184 / 3.3.5 Ein ci-Elektron im Ligaadenfeld 186 / 3.3.6 Mehrere d-Elektronen im Ligandenfeld 188 / 3.3.7 Elektronenanregung 194 / 3.3.8 high-spin- und low-spin-Komplexe 196 / 3.3.9 Symmetrieerniedrigung 198 / 3.3.10 Einbeziehung von cr-bindenden Ligandorbitalen 200 / 3.3.11 Einbeziehung von 7r-bindenden Ligandorbitalen 206 / 3.3.12 Komplexfragmente, Isolobalität 208 / 3.4 Vom Molekül zum Festkörper 211 / 3.4.1 Von Molekülorbitalen zu Kristallorbitalen 211 / 3.4.2 Vom diskreten Energieniveauschema zum Energieband 213 / 3.4.3 Zustandsdichten 216 / 3.4.4 Ein Beispiel 217 / 3.4.5 Mehrere Dimensionen 219 // 4 Quantitative Theorie der Mehrelektronensysteme 223 / 4.1 Allgemeine Mehrteilchensysteme 223 / 4.1.1 Die Schrödinger-Gleichung für Mehrteilchensysteme 223 / 4.1.2 Systeme unabhängiger Teilchen 225 / 4.1.3 Systeme identischer Teilchen 227 / 4.1.4 Antisymmetrische Zustandsfunktionen 228 / 4.1.5 Entwicklung nach Slater-Determinanten 230 / 4.2 Der Hartree-Fock-Formalismus 233 / 4.2.1 Das Modell der unabhängigen Teilchen 233 / 4.2.2 Der Energiemittelwert für eine Slater-Determinante 234 / 4.2.3 Ableitung der Hartree-Fock-Gleichung 238 / 4.2.4 Energiegrößen im Hartree-Fock-Formalismus 241 / 4.2.5 Der Hartree-Formalismus 243 / 4.2.6 Systeme mit abgeschlossenen Schalen 244 / 4.2.7 Beschränkte und unbeschränkte Haxtree-Fock-Theorie 246 / 4.2.8 Die Korrelationsenergie 247 / 4.3 Atome und Moleküle 250 / 4.3.1 Atome 250 / 4.3.2 Der Roothaan-Hall-Formalismus 252 / 4.3.3 Zur Lösung der Roothaan-Hall-GIeichungen 254 / 4.3.4 Effektive Rumpfpotenziale 258 / 4.3.5 Berücksichtigung der Korrelationsenergie 260 / 4.3.6 Semiempirische Methoden 262 / 4.4 Dichtefunktionaltheorie 264 / 4.4.1 Der Grundgedanke 264 / 4.4.2 Das Thomas-Fermi-Energiefunktional 266 / 4.4.3 Die Hohenberg-Kohn-Theoreme 268 / 4.4.4 Der Kohn-Sham-Formalismus 269 / 4.4.5 Zur Lösung der Kohn-Sham-Gleichungen 271 / 4.4.6 Zeitabhängige Dichtefunktionaltheorie 273 / 4.5 Berücksichtigung der Kernbewegung 276 / 4.5.1 Trennung von Kern- und Elektronenbewegung 276 / 4.5.2 Potenzialflächen. Geometrieoptimierung 279 / 4.5.3 Moleküldynamik 282 // A Molekülsymmetrie 285 / A.1 Symmetriepunktgruppen 285 / A.1.1 Symmetrieelemente und Symmetrieoperationen 285 / A.1.2 Produkte von Symmetrieoperationen 289 / A.1.3 Die Punktgruppen 290 / A.1.4 Systematische Bestimmung der Punktgruppe 293 / A.2 Elemente der Gruppentheorie 296 / A.2.1 Allgemeine Definitionen, Rechenregeln 296 / A.2.2 Beispiele 297 / A.2.3 Die Gruppenmultiplikationstafel 298 / A.2.4 Untergruppen 299 / A.2.5 Konjugierte Elemente, Klassen konjugierter Elemente 300 / A.2.6 Isomorphie, Homomorphie 302 / A.2.7 Direkte Produkte von Gruppen 304 / A.3 Darstellungen 304 / A.3.1 Einführung 304 / A.3.2 Definitionen 308 / A.3.3 Äquivalente und inäquivalente Darstellungen 309 / A.3.4 Reduzible und irreduzible Darstellungen 310 / A.3.5 Charaktere 312 / A.3.6 Die Charaktertafeln der Punktgruppen 315 / A.3.7 Direkte Produkte von Darstellungen 316 / A.4 Anwendungen 318 / A.4.1 Symmetriekennzeichnung molekularer Elektronenzustände 318 / A.4.2 Bestimmung der Symmetrie aller MOs eines Moleküls 320 / A.4.3 Bestimmung der Symmetrie aller Schwingungen eines Moleküls 322 / A.4.4 Auswahlregeln 324 / B Charaktertafeln 329 / Literaturverzeichnis 339 / Sachverzeichnis 341

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Verfasser*innenangabe: Joachim Reinhold
Jahr: 2015
Verlag: Wiesbaden, Springer Spektrum
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ISBN: 978-3-658-09409-6
2. ISBN: 3-658-09409-5
Beschreibung: 5., überarbeitete Auflage, 350 Seiten : Diagramme
Schlagwörter: Lehrbuch, Molekül, Quantenchemie, Molekulare Quantenmechanik, Moleküle, Quantenchemische Berechnung, Quantentheoretische Chemie
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Mediengruppe: Buch