Kémiai anyagszerkezettan

Tartalom

E L Ő S Z Ó 3
1. AZ ATOMOK, MOLEKULÁK ÉS MOLEKULAHALMAZOK VIZSGÁLATÁNAK MÓDSZEREI, KÖLCSÖNHATÁS RÉSZECSKÉKKEL ÉS KÜLSŐ ERŐTEREKKEL 5
1.1. Az anyagszerkezeti vizsgálatok célja 5
1.2. Kölcsönhatás részecskékkel 7
1.3. Kölcsönhatás elektromos térrel 11
1.4. Kölcsönhatás elektromágneses hullámokkal 15
1.5. Az elektromágneses színkép 19
1.6. Kölcsönhatás mágneses térrel 23
1.6.1. Elemi mágnesek 23
1.6.2. Diamágnesség 25
1.6.3. A mágneses momentum precessziója 25
1.6.4. Paramágnesség 26
1.7. Összefoglalás 28
2. AZ ATOMOK ÉS SZERKEZETÜK VIZSGÁLATA 33
2.1. Bevezetés 33
2.2. A hidrogénatom 33
2.2.1. A hidrogénatom szerkezete 33
2.2.2. A hidrogénatom impulzusmomentuma és mágneses momentuma. .. .39
2.2.3. A hidrogénatom elektrongerjesztési színképe keletkezésének feltételei 43
2.2.4. A hidrogénatom elektrongerjesztési színképe 44
2.3. Többelektronos atomok 46
2.3.1. A hidrogénszerű atomok 46
2.3.2. A több elektronos atomok általános leírása 47
2.3.3. Atomok kölcsönhatása mágneses térrel 52
2.3.4. Atomok kölcsönhatása elektromos térrel 54
2.3.5. Az atomszínképek értelmezése 54
2.2.6. Atomszínképek készítése 58
2.4. Ionok 60
2.4.1. Ionizáció 60
2.4.2. Ionok kölcsönhatásai 64
2.5. Összefoglalás 65
3. A MOLEKULÁK ÉS SZERKEZETÜK VIZSGÁLATA 67
3.1. Bevezetés 67
3.2. A molekulák elektronszerkezete 68
3.2.1. A molekulapályák előállítása 68
3.2.2. A molekulapályák szimmetriája 69
3. 2.3. Lokalizált molekulapályák 72
3.3. A kovalens kötés 73
3.3.1. A kovalens kötés jellemzői 73
3.3.2. Kétatomos molekulák szerkezete 77
3.3.3. A hibridizáció 79
3.3.4. Delokalizált rendszerek 81
3.3.5. Az átmeneti fémek komplex vegyületei 83
3.4. Molekulák forgó mozgása 94
3.4.1. Bevezetés 88
3.4.2. Kétatomos molekulák forgó mozgása 88
3.4.3. Kétatomos molekulák forgási színképe 90
3.4.4. Többatomos molekulák forgási színképei 93
3.5. Molekulák rezgő mozgása 95
3.5.1. Kétatomos molekulák rezgő mozgása 95
3.5.2. Kétatomos molekulák rezgési színképei 97
3.5.3. Többatomos molekulák rezgő mozgása 100
3.5.4. Többatomos molekulák rezgési színképei 104
3.5.5. Nem-lineáris spektroszkópia 115
3.5.6. Egyéb rezgési spektroszkópiai módszerek 116
3.5.7. Nagyamplitudójú belső mozgások 117
3.6. Elektronátmenetek molekulákban 118
3. 6.1. Elektronok gerjesztése. . 119
3.6.2. Az elektrongerjesztés fajtái 121
3.6.3. A gerjesztett állapot és lecsengése 128
3.6.4. Elektrongerjesztési színképek és szubsztituens effektus..132
3.6.5. Elektrongerjesztési színképek készítése és felhasználása 136
3.6.6. Ultraibolya fotoelektronspektroszkópia 138
3.7. A fény diszperziója 141
3.7.1. A törésmutató diszperziója 141
3.7.2. Elektrongerjesztés polarizált fénnyel 144
3.8. Tömegspektrometria 152
3.8.1. A tömegspektrometria elve és műszerei 152
3.8.2. A tömegspektrometria alkalmazásai 154
3.9. A molekulák paramágneses tulajdonságai 157
3.9.1. Paramágneses molekulák 157
3.9.2. Elektronspin rezonancia 158
3. 10. Mágneses magrezonancia 162
3.10.1. Az alapjelenség 162
3.10.2. A spin-spin kölcsönhatás 166
3.10.3. 13C-NMR (CMR) spektroszkópia 170
3.10.4. NMR színképek felvétele 172
3.10.5. Az Overhauser effektus 175
3.10.6. Relaxációs vizsgálatok 176
3.10.7. A relaxációs effektusok mérése 178
3.10.8. Kétdimenziós NMR spektroszkópia 181
3.11. Molekulaszerkezet vizsgálat diffrakciós módszerekkel 185
3.11.1. A diffrakciós módszerekről általában 185
3.11.2. Szóródás izolált molekuláiról 186
3.11.3. Gázfázisú elektrondiffrakció (ED) 189
3.11.4. A mért és számított geometriai adatok jellege 192
3.12. Összefoglalás 194
4. ATOM- ÉS MOLEKULAHALMAZOK SZERKEZETVIZSGÁLATA 197
4.1. Bevezetés 197
4.2. Intermolekuláris kölcsönhatások 198
4.2.1. Az intermolekuláris kölcsönhatások elméleti leírása 198
4.2.2. Az intermolekuláris kölcsönhatások fajtái 202
4.3. Atom- és molekulahalmazok szerkezete 203
4.3.1. Folyadékmodellek 204
4.3.2. A folyadékok szerkezete 206
4.2.3. A szilárd kristályos fázis 207
4.2.4. Vezetők, félvezetők, szigetelők szilárd fázisban 209
4.4. A halmazszerkezet felderítésének diffrakciós módszerei 214
4.4. 1. Bevezetés 214
4.4.2. Röntgendiffrakciós módszerek 218
4.4.3. A röntgendiffraktometria alkalmazásai 222
4.4.4. Elektrondiffrakciós módszerek 223
4.4.5. Neutrondiffrakciós módszerek 225
4.5. Spektroszkópiai módszerek 226
4.5.1. Röntgen fotoelektronspektroszkópia 226
4.5.2. Auger-elektronspektroszkópia 228
4.5.3. Szekunder ionemissziós tömegspektrometria 230
4.5.4. Mössbauer spektroszkópia 232
4.5.5. Rezgési spektroszkópia kondenzált fázisban 238
4.5.6. Egyéb módszerek 240
4.6. Összefoglalás 241
5. UTÓSZÓ 245
5.1. A mérési adatok értékelése 245
5.2. Más módszerek felhasználása 245
5.3. Jelfeldolgozás 246
FI. A MOLEKULA ÉS MOLEKULAHALMAZ TULAJDONSÁGOK SZÁMÍTÁSÁNAK ELMÉLETI ALAPJAI 247
FI. 1. Kísérleti előzmények 247
FI. 2. Kvantummechanikai alapfogalmak 249
FI. 3. Az operátorok felcserélhetősége és a Heisenberg féle bizonytalansági elv 252
FI. 4. Az impulzusmomentum 253
FI. 5. A kvantumkémia alapjai 255
FI. 6. A Schrödinger egyenlet közelítő megoldásának módszerei 256
FI. 6.1. A variációs módszer 256
FI. 6.2. A perturbációs módszer 256
FI. 7. A többtest probléma 259
FI. 8. A molekula energiájának felbontása 261
FI. 9. A Hartree-Fock módszer 262
FI. 10. Az atompályák lineárkombinációja (LCAO) 264
FI. 11. A R00THAAN (HFR) egyenletek megoldási módszerei 266
FI. 11.1. n-elektron módszerek 266
FI. 11. 1.2. Szemiempirikus össz-vegyértékelektron módszerek 266
FI. 11.3. Ab initio módszerek 267
FI. 11.4. Az energiaszámítások pontossága 268
FI. 12. Egyéb kvantumkémiai effektusok 268
FI. 12.1. A kvantummechanikai alagúteffektus 268
FI. 12.2. Kvantummechanikai rezonancia 269
F2. ELEKTRONPÁLYÁK, MOLEKULÁK ÉS KRISTÁLYOK SZIMMETRIÁJA 270
F2.1. A molekulák szimmetriája 270
F2.1.1. A molekulák szimmetriaelemei és -műveletei 270
F2. 1.2. Pontcsoportok 272
F2.1.3. A pontcsoportok reprezentációi 274
F2.1.4. A szimmetriaműveletek reducibilis reprezentációi 278
F2.2. Kristályszimmetria 279
F2. 2. 1. Rácsdinamika 279
F2. 2.2. Tércsoportok 283
F2. 2. 3. Faktorcsoport analízis 287
F3. LÉZEREK 291
F3.1. A lézerfény keletkezésének feltételei 291
F3. 2. Lézerrendszerek 293
F3. 3. Lézertípusok 294
F3.3.1. Gázlézerek 294
F3.3.2. Szilárdtest lézerek 296
F3. 3. 3. Folyadék lézerek 297
F3.3.4. Kémiai lézerek 298
F3.4. Lézerek alkalmazása 299
AJÁNLOTT IRODALOM 300

Témakörök