1.1.6. Многоэлектронные атомы. Орбитали, микросостояния оболочки, атомные термы. Периодический закон и Периодическая Система.

Экранирование ядра внутренними электронами и расщепление водородопо­добных уровней с разными l. Энергии АО, модификация радиальной части и слейтеровские орбитали. Электронные конфигурации атомов Периодиче­ской Системы. Правило Клечковского и четыре правила построения электронных конфигураций. Пра­вило Унзольда, роль сферической симметрии, “нормальные” и “аномальные” основные электронные конфигурации атомов Cu, Ag, Au, Cr, Mo, W, Ni, Pd, Pt. Ионизационные потенциалы и электронное сродство.

Микросостояния и термы многоэлектронных атомов. Сложение орбитального и спинового моментов. Схема Рассел-Саундерса. Спин-орбитальные микросостояния элек­тронной конфигурации и их классификация с помощью системы суммарных орбитальных и спиновых квантовых чисел (M_L,M_S,L,S). Таблицы микросо­стояний и классификация термов на примере основной конфигурации атома C (1s²2s²2p²) и возбужденной конфигурации атома Be (1s²2s¹2p¹). Первое, второе и третье правила Хунда. Уровни атома в магнитном поле. Спектральные переходы и правила отбора.

1.2. Строение молекул. Химическая связь. Основы квантовой теории валентности.

1.2.1. Молекулярный ион H₂⁺. Слагаемые энергии, гамильтониан, приближение МО ЛКАО. Орбитали (МО). Молекулярные интегралы. Графические образы орбиталей и уровней, энергетические кривые иона H₂⁺.

Электрон в поле двух сближающихся протонов и расчет пределов изменения полной энергии молекулярного иона H₂⁺ с помощью формулы Бора. Гамильтониан в приближении Борна-Оппенгеймера и понятие об эллиптических координатах. Электронные состояния и приближение МО ЛКАО. Связывающая и разрыхляющая молекулярные орбитали. Нормировка МО. Инте­грал перекрывания S и его приближенный смысл. Равновесные характеристики химической связи. Понятие о ко­лебаниях ядерного остова и адиабатический потенциал (кривая Морзе). Принцип Гейзенберга и нулевой колебательный уровень. Характеристики молекулярных колебаний и их взаимосвязь (частота, круговая частота, волновое число, силовая константа, амплитуда).

Расчет энергетических уровней H₂⁺. Эллиптические координаты и вычисление интегралов S(R) , C(R), A(R). Понятие о способах уточнения (оптимизации) уровней с помощью базисных АО. Энергетические кривые и диаграмма уровней МО H₂⁺. Свойства пространствен­ной симметрии МО и их классификация с помощью собственных значений операторов симметрии (инверсия, повороты, отражения). Объёмные и кон­турные карты электронного распределения H₂⁺. Признаки связывания и разрых­ления МО.

1.2.2. Органические молекулы с системами сопряжения. Связи и орбитали. Делокализация валентных электронов. Основы простейшей теории МО ЛКАО. Простой метод Хюккеля. Индексы электронной структуры. Примеры линейных, циклических и разветвлённых систем сопряжения.

Системы -сопряжения: полиены, арены, аннулены, фуллерены. Сравнительные расчеты по методу МО ЛКАО. Простой метод Хюккеля.

Одноэлектронное приближение. Эффективный одноэлектронный -гамильто­ниан. Приближение Борна-Оппенгеймера. Приближение ЛКАО. Базисные АО. Валентное приближение. Уравнение Шрёдингера в ме­тоде МО ЛКАО и расчет атомно-орбитального состава МО. Матрицы S и H. Матрица собственных векторов Диагональные и недиагональные матричные элементы гамильтониана. Вековой детерминант. Простейшие приближения теории МО ЛКАО.

Строение органических молекул с системами сопряжения. Индексы электронной структуры. Парциальная заселённость АО в МО. Полная заселённость базисной АО. Электронный заряд. Приложения простого метода Хюккеля. Свободные радикалы.

Свойство альтернантности и две теоремы об альтернантных углеводородах с системами сопряжения (хюккелевские уровни и атомные заряды).

Радикал триметиленметил как эталонная система и индекс свободной валентности. Хюккелевские циклы и ароматичность. Аллил, бутадиен. Хюккелевские циклы. Схемы МО у циклов. Правило ароматичности и отклонения от него. Нейтральные и ионные ароматические циклы.

Молекулы простейших треугольных гомоядерных циклов H₃⁺, H₃, D₃⁺, D₃. Вырождение уровней.

Неорганические аналоги соединений углерода на основе атомов бора и азота со связями B^--N⁺ и B^-=N⁺. Боразон и боразол.