Книга за студентите във ХТМУ (ВХТИ) — София, но би могла да послужи и на студентите от всички химически, химико-технологични и други сродни специалности в страната.
Светла Райчева (автор)
Издателство: | Наука и изкуство |
Език: | български език |
Раздел: | Химия и химични технологии |
Етикет: |
Твърда корица, среден формат | 287 стр. | 394 гр.
(неизползвана, здрава и чиста книга с леко захабен вид, наличност повече от 1 екземпляр)
*
Анотация
Учебникът по физикохимия е от три части: 1. Статика (Химична термодинамика), 2. Структура (Увод в квантовата химия), 3. Динамика (Химична кинетика).
Във «Физикохимия, 2 част (Увод в квантовата химия)» са разгледани точни и приближени неемпирични квантови методи, почиващи на уравнението на Шрьодингер, и техните приложения към строежа на атомите, молекулите и веществото. Обхванати са въпросите за химичната връзка и за принципите на молекулната спектроскопия, както и основите на квантовата статистика, като емпиричните и полуемпиричните квантовохимични методи и приложната квантова химия са засегнати съвсем бегло.
Настоящата втора част е пригодена за нуждите на студентите във ВХТИ — София, но би могла да послужи и на студентите от всички химически, химико-технологични и други сродни специалности в страната. Ще представлява интерес и за специализантите и по-младите научни работници, за учителите, както и за всички други висшисти и полувисшисти и специалисти със средно образование с указания профил.
**
Предговор
Физикохимията е наука, която изучава химичните процеси и свързаните с тях физични явления въз основа на най-общите физични закономерности. Най-общите физични теории по реда на историческото им възникване във физикохимията представляват три основни метода: термодинамичей, статистически и квантов.
В преподаването по физикохимия могат да се срещнат твърде различни подходи: отделяне на методите в «обща част», излагане само на приложенията («специална част»), смесването на двете части в различни пропорции и последователност.
Пътят, който следват авторите на трите части на този учебник, е групирането на физикохимичния материал в три основни дяла. Единият е статика, т.е. излагане на всички типове физикохимични равновесия (фазови, химични, повърхностни, електро-химични и т. н.) главно въз основа на термодинамичния метод. Тези въпроси са разгледани във «Физикохимия, 1 част. Химична термодинамика» от Е. Соколова. Другият дял са физикохимичните процеси или преминаването на разглежданите системи от дадено равновесие в следващо, най-общо — измененията. Те ще бъдат отразени във «Физикохимия, 3 част» от С. Иконописов и Е. Соколова. Там разглежданията ще са главно въз основа на статистическия метод, но с използване и на термодинамичния и на квантовия подход. Последният дял (в нашия случай втори поред) обхваща структурата, строежа на веществото, т. е. елементарните частици (от които са изградени системите и които участвуват в равновесията), и взаимодействията между тях в процесите. Единственият възможен подход в този случай е квантовият метод. Разглеждането на частиците и техните взаимодействия помага да се навлезе в интимните механизми на физикохимичните състояния и процеси, в микросвета, където се разкъсват стари и се създават нови връзки между миниатюрните частици, изграждащи системи в различни физични състояния.
Структурата може да се разглежда като геометрична (пространствена), при което се отчитат дължините на валентните връзки, валентните ъгли и др. Тя може да се третира чрез енергетичните ефекти и диаграми. Може да бъде разгледана чрез теорията на графите като топологична структура. И накрая може да се третира като електронна чрез различните състояния на електроните и функциите, които ги описват.
В учебника бегло се споменават геометричните и енергетичните характеристики, топологията е изключена и основното съдържание е електронната структура.
Основният проблем, заставащ пред всеки автор, който пише за една бурно развиваща се област, каквато е квантовата химия, е подборът на материала. По-старите курсове по квантова химия започваха с основните математични и физични предпоставки на теорията. Прилагането й към атомния строеж започваше почти от средата на тези курсове, а на молекулите (собствено квантовата химия) се отделяше малко място. Днес, когато квантовите методи навлязоха широко в ежедневната практика на химика, въвеждащата теоретична информация (включително и атомната) е сведена до минимум и център на книгите са различни варианти на метода на молекулните орбитали (МО), прилаган за все по-голям брой все по-сложни молекули. Постепенно се създава положение, 'когато умението да се програмира, а също и щастието да се разполага с мощен компютър се явяват основна гаранция за успех в тази област. Недостатъчно прецизният в теоретично отношение подход обаче може да доведе на практика до използване на неподходящи за дадения обект или на непрецизни изчислителни процедури, а оттам и до получаване на грешни или погрешно интерпретирани резултати.
Важно е да се отбележи също,' че все още не съществува завършена теория на химичните съединения (на химичната връзка) Й на техните взаимодействия и превртщания, която не само да обясни опитния материал, но и да предскаже свойствата на нови системи, интересни за практиката. Развитието на тези въпроси би изисквало интензивна съвместна работа на физици, химици и математици в близкото бъдеще.
Темата на този учебник е не толкова самата изчислителна част на квантовата химия, почти вече излязла от рамките на физикохимията, колкото структурата на атомите, молекулите и веществото от гледна точка на квантовата теория, което е неразделна част от общия курс по физикохимия. Както е известно, този курс е типично фундаментален и въобще не си поставя за задача да научи студентите на практически елементарни кванто-вомеханични изчисления за сложни органични молекули.
Както се вижда от списъка на използваната* литература (всъщност са разглеждани много повече източници), в учебника е търсен балансът между квантовата механика, квантовата химия на атомите, молекулите и веществото, принципите на химичната връзка и молекулните спектри и осмислянето на целия този материал от гледна точка на потребностите на физикохимията. След две издания в Печатната база сегашният коренно преработен текст (за пръв път на редовен печат) е оригинален вариант на автора и катедрата «Физикохимия» при ВХТИ — София, по отношение на подбора на материала.
В изложението на въпроса в този учебник се преплитат елементи на общата част — на физичните теории, които служат за методи във физикохимията, и на специалната част, която изучава приложенията на тези методи за решаване на конкретни физикохимични проблеми.
Общата част включва: старата квантова теория (квантовата хипотеза, двете нейни разширения и най-общата формулировка на квантовата теория); квантовата механика, като са обхванати: хипотезата на Дьо Бройл; уравнението на Шрьодингер; принципът на неопределеността на Хайзенберг; елементи на релативистич-ната теория на Дирак и принципите на съответствието и на до-пълнителността на Бор, т. е. точните методи на квантовата механика. Разгледани са и основите на квантовата статистика. Бегло са обсъдени също някои методи за приближено решаване на уравнението на Шрьодингер: методът на смущенията, вариационният метод, методът на симетрията. Целият този материал се разглежда възможно кратко. Неговото пълно обосноваване и подробно излагане е по-скоро обект на физиката. Тук представлява интерес само осмислянето му като основен физикохимичен метод.
В специалната част влизат на първо място строежът на атома и атомните спектри. Физиката изучава атомното ядро, а химията — атомните обвизки. По тези причини ядрото се изключва напълно от нашите разглеждания, а строежът на атомите и атомните спектри се развива само принципно. Стремежът на автора е да покаже конспективно как старата квантова теория обяснява тези въпроси. Строежът на атома може, разбира се, да се обсъди и направо, въз основа само на квантовата механика. Но тогава изводите неизбежно придобиват твърде математизиран вид и губят от нагледността си. Сравнението на двата подхода — на старата квантова теория (с по-ясен физичен смисъл и по-малко математика) и на квантовата механика (с по-богат математичен апарат, но с по-забулен физичен смисъл), дава според нас най-добър дидактичен ефект.
При това в глава четвърта се демонстрира приложението на точните методи на квантовата механика за най-прости атоми. А в глави шеста и седма — някои приложения на приближените методи за по-сложни атомни системи.
Следваща група въпроси на специалната част са строежът на молекулите, химичната връзка и молекулните спектри.
Строежът на молекулите започва с кратко изложение на някои опитни факти и класически теории. Следва приложението на квантовата механика за най-простите молекули. Важно методично значение има разглеждането на най-простата едноелектронна молекула (молекулният водороден йон, Н+), което може да стане както по точния метод, така и по приближените. При разглеждането на двуелектронни системи (водородна молекула, Н2) е показана необходимостта от отчитане на орбиталната част на вълновата функция и на нейната спинова част. Дават се сведения за метода на Хайтлер — Лондон, за метода на Джеймс — Кулидж и за МО. Разглеждането на многоелектронните системи става чрез методите на валентните връзки, молекулните орбитали, симетрията, както и на техните комбинации.
В изложението на някои въпроси на химичната връзка централно значение имат проблемите на валентността; съвсем схематично са разгледани принципите на координационната химия.
В молекулната спектроскопия ударението пада върху класификацията на методите и механизмите на явленията, стоящи в основата на появата на спектрите, като се прави сравнение между методите на старата квантова теория и на квантовата механика. Подробно са разгледани основните насоки за използване на молекулната спектроскопия в химията.
Последният въпрос на специалната част е строежът на веществото — на простите хомогенни системи (системи, състоящи се от едно вещество в една фаза), разгледани са агрегатните състояния. Тук влизат невалентните сили (водородна, метална връзка) и междумолекулните сили в газообразно състояние (което може до голяма степен да се разгледа само с помощта на класическия подход), а също така в твърдо и течно състояние, които непременно изискват квантовото обосноваване (и то чрез разгледания метод на квантовата статистика).
Обемистата глава четвърта (демонстрация на точните методи за най-простите атоми) е за по-напредналите студенти и аспиранти, за читатели с по-големи специални интереси.
Направено е усилие почти всяка глава от приложенията (атоми, молекули, химична връзка, спектри, вещество) да може да се чете отделно в зависимост от моментния интерес на конкретния читател. За улеснение на читателите се редуват част от методите с част от приложенията, като всеки метод е тясно свързан с най-преките му приложения.
Авторът изказва най-сърдечна благодарност на своя учител във физикохимията акад. Стефан Христов, който със своите научни резултати създаде новата област «квантова електрохимия» в световната наука.
Голямо значение за успешното приключване на този учебник имаха и книгите на изтъкнатите български специалисти в областта: акад. Р. Каишев и акад. Ст. Христов, акад. А. Дацев, проф. д-р Н. Тютюлков, проф. д-р Д. Бончев, проф. д-р Г. Николов.
Авторът е много признателен и на двамата рецензенти: проф. д-р Данаил Бончев, ръководител на катедра «Физикохимия» във ВХТИ — Бургас, и на доц. к. х. н. Георги Щерев, ръководител на катедра «Физикохимия» в Пловдивския университет, които много помогнаха за подобряване на ръкописа. Изказва благодарност и на всички, които дадоха ценни бележки по него, и особено на доц. Димитър Токарев, доц. д.ф.н. Христо Каназирски, доц. к. х. н. Мария Манева-Петрова, проф. д-р Борис Алексиев, к. х. н. Петър Карадаков, а също и на Зоя Кралчева и Людмила Пеева.
Авторът благодари и на машинописките Мария Тодорова и Лина Дюгмеджиева, на чертожничката Мими Христова и на всички, помогнали в различни етапи за подготвянето на ръкописа на този учебник, дълго писан, дълго преработван и отдавна очакващ издаването си, и ще се радва, ако той бъде приет добре от читателите.
Авторът
При покупка на стойност:
Срок за доставка до офис на Еконт или Спиди: Поръчваш днес, получаваш утре!
За редовни клиенти, закупили книгите си с регистрация, се определя персонална отстъпка с код за отстъпка, за пазаруване независимо от стойността на покупката.
За пазаруващите само с "Бърза поръчка", не се предлага код за постоянна отстъпка, поради невъзможността да бъде вписан такъв.
Поръчки направени до 17.00 ч. в делничен ден - за София и страната, обикновено се изпращат в същия ден и се доставят на следващия, или според графика на куриерската фирма. При пристигането на пратката в офиса на Еконт клиентите, направили поръчка с регистрация, получават имейл и SMS, а с "Бърза поръчка" - само SMS.
След преглед на пратката в присъствието на куриера, се заплаща наложен платеж. Към книгите от всяка поръчка се издава фискален бон, а при заявено желание и опростена фактура, както на фирми, така и на физически лица.
Ако книгата или книгите не отговарят на описаното състояние при поръчката, то той се освобождава от заплащане на пратката в двете посоки, след разговор по телефона с подателя.
Ако клиента след преглед прецени, че книгата или книгите не са му необходими, то той следва да ги върне на подателя, като заплати пощенските разходи в двете посоки.
За София - лично предаване
Среща с предварителна уговорка на две места в кв. Орландовци:
1. За пристигащите с трамвай (№ 3, 4 или 18): трамвайна спирка "Католически гробищен парк" (виж на картата) около 7-9 мин от пл. Лъвов мост.
2. За пристигащите с автомобил: кв. Орландовци, ул. Железопътна 18, пред магазин Билла (виж на картата)
Предимствата на този начин за получаване: възможност за внимателно разглеждане на книгите, получаване в същия ден и спестяване на пощенските разходи.
След уточняване на всички подробности и потвърждение от страна на клиента.