ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предисловие редактора русского перевода из "Химическая связь" Современная теория строения молекул многим представляется лишь разделом вычислительной математики, задача кото poro состоит в решении определенных уравнений квантовой механики. Данная книга убедительно показывает, что это представление ошибочно. Разумеется, авторы не пытаются обойтись без квантовой механики, ее понятий и принципов, но они и не требуют, чтобы читатель свободно владел предметом — достаточно иметь о нем некоторое общее представление. На основе нескольких фундаментальных (и имеющих четкий смысл) положении теоретической физики авторы строят систему химических принципов и понятий, объясняющих, как устроены молекулы и от чего зависят их свойства и взаимодействие. При этом оказалось возможным не уклоняться от обсуждения сложных вопросов и компактно излагать основные методы и результаты современных квантовохимических расчетов, хотя сами по себе эти расчеты весьма громоздки и обычно изложение их принципов действительно напоминает учебник по программированию. [c.5] Вместе с тем для химика, не имеющего специальной подготовки, монография отнюдь не представляет собой книгу для легкого чтения. Это учебное пособие и пособие достаточно серьезное, где встретится много новых понятий и немало трудных мест. Но его изучение позволит ориентироваться в современной химической литературе, которая все больше и больше насыщается языком квантовой химии поэтому усилия, затраченные на чтение этой книги, будут оправданны. [c.6] Прогресс и расширение той системы знаний, которая составляет физическую науку, включает взаимообмен между экспериментом и наблюдением, с одной стороны, и теорией с ее заключениями и предсказаниями — с другой. В ходе развития отдельных областей науки бывают периоды, когда теория отстает от эксперимента в это время происходит накопление фактов, на первый взгляд мало связанных между собой. В качестве примера можно привести измерение частот атомных спектральных линий в период, предшествовавший работе Бальмера, опубликованной в 1885 г., и позднее, в годы перед созданием в 1913 г. боровской квантовой теории. Бывают и другие периоды, когда эксперимент отстает от теории. Примером может служить развитие некоторых областей астрономии до эры радиотелескопов и космических полетов. [c.7] Несмотря на то что в развитии экспериментальных исследований нельзя недооценивать роль счастливых случайностей, часто открывающих новые перспективы, тем не менее следует согласиться, что эксперименты надо предпринимать с четко оп ределениыми целями и обоснованной надеждой на их осуществление. В самом широком смысле теория как раз и есть то, что составляет основу для этих ожиданий. Теория — это и детально разработанная и математически обоснованная модель, способная количественно описать результаты эксперимента, и качественные соображения, основанные на опыте, приобретенном в аналогичных экспериментах. [c.7] или в более широком плане наука о молекулах, в большей своей части не поддается количественному описанию. Для многих ученых это даже является одной из ее притягатель- ных особенностей. В то же время ясно, что химики достигли вы дающихся успехов в своей области и проявили большую изобретательность в развитии новых направлений исследований. Примером этого является химия полимеров и фармацевтика — две бурно развивающиеся за последние 30 лет отрасли промышленности. В области органической химии было синтезировано и изучено более миллиона различных соединений, причем их число ежегодно возрастает на несколько сотен. И это в то время, когда ученые не в состоянии точно предсказать скорость простой химической реакции и во многих случаях не уверены в ее механизме. [c.7] Язык современной химии широко развивается с начала XX ст. и со времени формулировки атомной теории. Современное понимание структуры молекул и их реакционной способности основано на анализе распределения электронов в молекулах, изменений распределения в ходе химических процессов и энергий, связанных с этим распределением. В 20-е годы современная квантовая теория впервые дала основу для количественного описания свойств молекул. Однако вплоть до 60-х годов нельзя было сказать, что расчеты уровней энергии молекулярных электронов, основанные на этой теории, опробованы строгим сопоставлением с экспериментальными данными. Такая возможность появилась в результате совпадения (в пределах ошибок эксперимента) вычисленных и измеренных значений энергии диссоциации молекулы водорода. [c.8] В 30—60-х годах основные уравнения, описывающие молекулярные явления, и методы их решения были известны, однако возможности вычислительной техники не позволяли произвести соответствующие расчеты. Но этот период отнюдь не был периодом застоя на теоретическом фронте. Оглядываясь назад, можно сказать, что невозможность точного решения уравнений была стимулом для разработки приближенных решений и таких моделей, для которых можно было получить точные решения. [c.8] Большинство книг о химической связи следует хронологическому принципу изложения. Вначале вводят два основных ме тода теории валентности метод молекулярных орбиталей и метод валентных схем, которые сначала применяют к простым системам типа и Нг, математически строгое рассмотрение которых было возможно даже в 30-е годы. Далее обычно переходят к обсуждению эмпирических теорий, таких, как теория Хюккеля и теория поля лигандов, и в зависимости от уровня, на котором написана книга, в ней излагают некоторые более усовершенствованные эмпирические и неэмпирические теории, развитые в последние годы. Именно в этом стиле написана наша книга Теория валентности , опубликованная в 1965 г. [c.9] В данной книге, задуманной как введение в предмет для студентов, был принят другой подход. Основное внимание в ней уделено изложению тех концепций теории химической связи, которые важны для химии в целом, причем ценность этих концепций проверена авторами в свете наиболее современных количественных расчетов. Хотя изложение деталей расчетов не входит в задачу данной книги, принципы, лежащие в основе таких расчетов, понять не труднее, чем основные положения простых эмпирических теорий. Математические требования при чтении данной книги не столь высоки, как в случае Теории валентности . Единственное, что необходимо, — это умение решать системы линейных алгебраических уравнений. [c.9] Вернуться к основной статье