URSS.ru - Издательская группа URSS. Научная и учебная литература
Об издательстве Интернет-магазин Контакты Оптовикам и библиотекам Вакансии Пишите нам
КНИГИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ


 
Вернуться в: Каталог  
Обложка Грибов Л.А. Колебания молекул
Id: 82543
 
699 руб.

Колебания молекул

URSS. 2009. 544 с. Твердый переплет. ISBN 978-5-397-00062-8.

 Аннотация

Настоящая монография является естественной наследницей известной монографии М.В.Волькенштейна, Л.А.Грибова, М.А.Ельяшевича, Б.И.Степанова "Колебания молекул" (М., 1972). Чтобы подчеркнуть известную преемственность, в данной монографии приводится предисловие к книге 1972 г. Монография 1972 г. многие годы служила основным руководством в соответствующей области науки и широко использовалась в качестве пособия в физических и химических вузах. К сожалению, она давно стала библиографической редкостью.

В новом издании сохранены не потерявшие свое значение разделы издания 1972 г., но в целом монография существенно дополнена. Введена специальная глава о методологических основах теории молекулярных спектров; по-новому рассмотрены адиабатическое приближение и задача о разделении движений в молекулах, вопросы квантовых расчетов колебаний молекул, использования зависимых координат при анализе очень больших систем; введены новые разделы о безэталонном спектральном анализе и динамике нестационарных колебаний молекул; рассмотрена квантовая теория электрооптических параметров и др. Значительное внимание уделено методам решения ангармонических задач и задач о внутренних вращениях в молекулах, специальная глава посвящена обратным задачам и различным вариантам их постановки.

Книга целиком построена на материале собственных исследований автора. По полноте и разнообразию обсуждаемых проблем аналогов в литературе не имеется. Книга рассчитана на специалистов, работающих в областях, связанных с детальным анализом колебаний молекул, аспирантов и студентов старших курсов физических, химических и биологических специальностей вузов.


 Оглавление

Предисловие к третьему изданию
Предисловие ко второму изданию
Принятая в книге система обозначений и система написания формул
Глава 1. Методологические основания теории молекулярных спектров
 1.1. Принцип дополнительности и молекулярные модели
 1.2. Обратные задачи
 1.3. Полуэмпирика и ab initio
 Литература к главе 1
Глава 2. Общий вид уравнения Шредингера для ядерных движений
 2.1. Адиабатическое приближение
 2.2. Выражение для кинетической части гамильтониана совокупности материальных точек при использовании криволинейных координат
 2.3. Гармоническое приближение
 2.4. Разделение колебательных, вращательных и поступательных движений многоатомной молекулы
 2.5. Уровни энергии, спектры и характеристика конфигурации молекулы для разных уровней
 2.6. Вычисление средних квадратов амплитуд колебательных координат
Глава 3. Вычисление и свойства матрицы кинетической энергии
 3.1. Введение естественных колебательных координат и классификация колебаний
 3.2. Классификация колебаний молекул
 3.3. Выражение для кинетической энергии и формулы для колебательных координат растяжения связи и изменения валентного угла
 3.4. Вывод выражений для неплоских координат
 3.5. Составление матриц B и Тp и свойства элементов матрицы кинематических коэффициентов
 3.6. Стандартные формулы для кинематических коэффициентов
 3.7. Выражение смещений атомов из положений равновесия через естественные координаты
 3.8. Формула для векторов поворотов связей при колебаниях
 3.9. Естественные колебательные координаты для относительных движений атомных групп
Глава 4. Силовые постоянные многоатомных молекул и их свойства
 4.1. Общие свойства силовых постоянных многоатомных молекул
 4.2. Гармонические потенциальные функции многоатомных молекул
 4.3. О свойствах матрицы потенциальной энергии в силовом представлении
 4.4. Элементы электронной теории силовых постоянных многоатомных молекул
 4.5. Алгоритм определения равновесной геометрии многоатомных молекул с автоматическим исключением зависимых координат и силовых постоянных
 4.6. Соотношение между силовыми постоянными для одной и той же модели молекулы в разных системах координат
 4.7. Декартовы и естественные координаты и матрицы силовых постоянных
 4.8. О точности расчета частот колебаний многоатомных молекул ab initio методами
 4.9. Атом-атомные потенциалы
Глава 5. Матричный способ вычисления коэффициентов симметрии и координат симметрии
 5.1. Общие принципы и вычисление собственных векторов матриц специальной структуры
 5.2. Вычисление коэффициентов симметрии при наличии нескольких элементов симметрии
 5.3. Группировка координат симметрии по типам
 5.4. Согласование вырожденных координат симметрии разного рода (операция ориентации)
 5.5. Векторы симметрии и их применение для выбора координат симметрии
 5.6. Координаты симметрии для неплоских естественных координат
Глава 6. Вычисление частот и форм колебаний и частных производных по параметрам молекулярной модели
 6.1. Использование зависимых координат и правила исключения зависимых координат в матрицах Тp и Uq
 6.2. Вычисление соотношений между зависимыми координатами
 6.3. Расчет колебательных состояний кристаллических структур в молекулярном приближении
 6.4. Вычисление частот и форм колебаний
 6.5. Вычисление частных производных от частот колебаний по параметрам молекулы
 6.6. Вычисление частных производных от форм колебаний по параметрам
 6.7. Некоторые важнейшие соотношения между квадратами частот колебаний изотопных молекул
Глава 7. Характеристические колебания многоатомных молекул и методы расчета колебаний очень сложных молекулярных объектов
 7.1. Общие понятия и условия характеристичности
 7.2. Метод возмущений в теории колебаний многоатомных молекул
 7.3. Элементы квантовой теории возмущения. Рекуррентные формулы для вычисления поправок любого порядка в теории Рэлея-Шредингера
 7.4. Фрагментирование и расчет колебаний очень крупных молекулярных структур
 7.5. Динамика колебаний молекул
Глава 8. Теория интенсивностей в инфракрасных спектрах поглощения и спектрах комбинационного рассеяния
 8.1. Квантовая теория поглощения, излучения и комбинационного рассеяния
 8.2. Выражения для матричных элементов дипольных переходов
 8.3. Абсолютные интенсивности в инфракрасных спектрах
 8.4. Общие характеристики переходов и интенсивности в случае спектров комбинационного рассеяния
 8.5. Правила отбора в ИКС и СКР
 8.6. Поляризация в колебательных спектрах
 8.7. Расчеты интенсивностей полос поглощения в ИК спектрах методами Хартри-Фока (ab initio) и функционала плотности
 8.8. Безэталонный метод спектрального анализа
Глава 9. Интенсивности и поляризации основных полос поглощения
 9.1. Валентно-оптическая схема
 9.2. О понятии дипольного момента связи и методе вычисления этой величины
 9.3. Общая формула вычисления значений дипольных моментов связей
 9.4. Общая формула для (delta mu/deltaQi)0
 9.5. Учет симметрии молекул и правила отбора по симметрии
 9.6. Учет дополнительных соотношений между координатами и примеры составления общих формул для производных (delta mu/deltaQi)0
 9.7. Соотношения между интенсивностями изотопических молекул
 9.8. Прямые квантовые расчеты дипольных моментов связей некоторых молекул
 9.9. Закономерности в спектральном распределении коэффициента поглощения сложных органических молекул
 9.10. Валентно-оптическая теория интенсивностей полос поглощения в колебательных спектрах молекулярных ионов
Глава 10. Некоторые следствия из общей теории интенсивностей
 10.1. Теория характеристичных интенсивностей и поляризаций
 10.2. Интенсивности инфракрасных полос поглощения многоатомных молекул, содержащих несколько одинаковых групп
 10.3. Интенсивности обертонов и составных частот. Общие положения и формула для (delta2mu/deltaQi)0
 10.4. Характеристичные интенсивности и поляризации первых обертонов и составных частот
 10.5. Зависимость интенсивностей обертонов и составных частот от числа одинаковых групп в молекуле
Глава 11. Анализ тензора комбинационного рассеяния
 11.1. Общее выражение для тензора комбинационного рассеяния
 11.2. О построении параметрической теории и метода расчета интенсивностей в спектрах комбинационного рассеяния многоатомных молекул
 Литература к главе 11
Глава 12. Валентно-оптическая теория интенсивностей в спектрах комбинационного рассеяния
 12.1. Связь валентно-оптических теорий ИКС и СКР
 12.2. Общие формулы для интенсивности и степени деполяризации линий комбинационного рассеяния
 12.3. Валентно-оптическая схема
 12.4. Общая формула для компонент тензора производной от поляризуемости многоатомной молекулы
 12.5. Свойства интенсивностей и степеней деполяризации линий комбинационного рассеяния симметричных молекул
 12.6. Характеристичные интенсивности в спектрах комбинационного рассеяния. Зависимость интенсивности и степени деполяризации от числа одинаковых групп в молекуле
 12.7. Пример вычисления компонент тензора производной поляризуемости: молекула Н2О
 12.8. Замечания о решении обратной спектральной задачи в теории интенсивностей в СКР
 12.9. Некоторые свойства обертонов и составных частот
 12.10. Характеристичные интенсивности и зависимость интенсивностей обертонов и составных частот от числа одинаковых групп в молекуле
Глава 13. Методы вариационного решения задачи об ангармонических колебаниях многоатомных молекул
 13.1. Естественный вид потенциальной функции
 13.2. Кинематическая ангармоничность в колебаниях многоатомных молекул
 13.3. Методы вычисления коэффициентов кинематической ангармоничности
 13.4. Вариационная задача в чисто гармоническом базисе
 13.5. Вариационная задача в смешанном морзевско-гармоническом базисе
 13.6. Вариационная задача в смешанном морзевско-ангармоническом базисе
 13.7. Фрагментный метод расчета ангармонических колебаний многоатомных молекул при использовании вариационной процедуры в смешанном морзевско-ангармоническом базисе
 13.8. Вычисление интенсивностей ангармонических колебательных переходов в инфракрасном спектре
 13.9. Изотопический эффект в колебательных спектрах молекул при наличии ангармонизма
 13.10. Учет симметрии молекулы
 13.11. Простая модель описания ангармонических колебаний многоатомных молекул
 13.12. Динамика изменения геометрии многоатомных молекул при росте энергии колебательного возбуждения
Глава 14. Внутреннее вращение в молекулах
 14.1. Разделение переменных и алгоритм поиска координат внутреннего вращения и кинематических коэффициентов в теории ядерных движений в многоатомных молекулах
 14.2. Внутреннее вращение и поворотная изомерия
 14.3. Вариационный метод решения задачи о произвольных внутренних движениях в многоатомной молекуле. Внутреннее вращение и гармонические колебания
 14.4. Валентно-оптическая теория интенсивностей в инфракрасных спектрах молекул с внутренним вращением
 14.5. Интенсивности в инфракрасных спектрах для молекул с несколькими внутренними вращениями
Глава 15. Обратные задачи
 15.1. Постановка обратных спектральных задач
 15.2. Постановка электрооптических обратных спектральных задач
 15.3. О сопоставлении экспериментальных и вычисленных оптических молекулярных спектров и о постановке обобщенной обратной спектральной задачи
 15.4. Решение обобщенной спектральной задачи для слабо разрешенных спектров с использованием коэффициента корреляции
 15.5. Определение электрооптических параметров молекул с применением неэмпирических квантово-химических расчетов абсолютных интенсивностей полос поглощения в ИК области
Заключение

 Предисловие к третьему изданию

В 1949 г. появилось первое, выпущенное в двух томах, издание книги "Колебания молекул". Она была написана тремя авторами -- основоположниками отечественной теоретической спектроскопии -- М.А.Ельяшевичем, М.В.Волькенштейном и Б.И.Степановым. Этот коллективный труд, в который каждый из авторов внес свой существенный вклад, содержал массу физических идей, интенсивное развитие которых и вывело отечественную школу теоретической молекулярной спектроскопии на передовой уровень, опережавший международный. Не случайно коллективу авторов двухтомника "Колебания молекул" была присуждена Сталинская премия в области науки. В дальнейшем большую роль сыграли такие ученые уже следующей волны, как И.Н.Годнев, М.А.Ковнер, Л.М.Свердлов, И.Ф.Ковалев и целый ряд других.

Спустя 20 лет после выхода первого издания книги авторы обратились ко мне -- еще молодому человеку -- с предложением путем "осовременивания" подготовить второе издание. Я откровенно сказал, что простое косметическое дополнение уже нерационально, так как это направление науки сильно развилось. Тогда и было принято решение ввести меня в состав авторов нового издания.

Дальнейшая история столь необычна, что я не могу о ней не рассказать. Когда рукопись была готова и каждый из участников с ней ознакомился, то мы все собрались в Минске -- в то время Мекке отечественной молекулярной спектроскопии. При обсуждении получившегося Б.И.Степанов, обращаясь к М.А.Ельяшевичу и М.В.Волькенштейну, сказал следующее: "Книга получилась совершенно новая. Грибов мог бы ее издать и без нас. Но многие идеи и общий план сохранились. Поэтому надо особо выделить роль Грибова в написании книги". Двое других классиков это предложение сразу же поддержали. Было написано предисловие, которое подписали только три автора первого издания. Как сказал Б.И.Степанов: "Вам, Лев Александрович, такое предисловие подписывать неудобно!".

Я пишу это не для того, чтобы самого себя похвалить, а потому что за 50 лет работы в науке я другого такого случая не знаю. Этот факт ярко характеризует трех основоположников не только как очень крупных ученых, но, прежде всего, как очень крупных личностей, что, к сожалению, не так уж часто встречается в научной среде.

Своим поступком эти ученые как бы рекомендовали меня научной общественности как своего продолжателя. В пределах своих возможностей я старался оправдать их надежды. Отдавая дань признательности классикам, я назвал предлагаемую монографию третьим изданием "Колебаний молекул" специально, чтобы подчеркнуть преемственность развития направления. Именно поэтому в настоящем предисловии очень много личного, что обычно в предисловиях не принято.

Во втором издании подчеркивалось, что книга целиком написана на основании оригинальных работ авторов. Не случайно поэтому в тексте практически нет ссылок на работы других ученых. Авторы построили законченное здание, в котором можно было жить, не обращаясь постоянно к соседям.

* * *

Когда готовилось второе издание, квантовая химия переживала еще период становления. Сейчас методы квантовой химии превратились в мощный аппарат исследования микромира. Можно нажать клавиши компьютера и почти мгновенно получить на дисплее картинку ИК спектра. Эта легкость порождает у некоторых специалистов мысль о том, что все в теории колебательных спектров уже сделано, и нечего дальше стараться! Как правило, однако, таких взглядов придерживаются люди, никогда развитием собственно теории не занимавшиеся. Именно среди них распространена болезнь "механикус". Она заключается в том, что субъект не только не знает, как решить задачу, но и как ее правильно поставить, но убежден, что все проблемы сами собой отпадут, если воспользоваться суперкомпьютером!

Без мощной вычислительной техники, конечно, не обойдешься, но вся история превращения фундаментальных знаний в инженерные приемы (а именно при достижении этого уровня становится возможным массовое проектирование сложных систем от самолетов до молекулярных машин) показывает, что путь простого экстенсивного математического развития не является рациональным. Требуется совокупность разного рода приближений, моделей, накопления банков данных и т. д. Необходимо также и выявление причинно-следственных связей, что крайне затруднительно делать, пользуясь лишь "черными ящиками". К сожалению, именно к этой категории и относятся столь распространенные и подкупающие простотой ввода в компьютер информации ab initio расчеты ИК и СКР спектров.

Составляющий основу методологии любой науки принцип дополнительности Н.Бора со всей явностью показывает, что успех может быть достигнут только на основе разумного сочетания ab initio и полуэмпирических подходов. Именно поэтому в третьем издании и сохранены все разделы, посвященные так называемой валентно-оптической теории, обсуждается смысл силовых постоянных и т. д.

На повестку дня выходит важнейшая задача -- создание молекулярных устройств (накопители энергии, преобразователи информации, молекулярные машины и др.) и развитие нанотехнологий. Без детального, на уровне максимально приближенных к реальности моделей, изучения внутримолекулярных движений атомов достижение успеха в этом направлении невозможно.

Конечно, это предъявляет и новые требования к соответствующей теории, которая должна обеспечить не только интерпретацию спектра, но и прогноз хода химических реакций, передачи энергии внутри молекулярного пространства, войти в состав экспертных систем нового поколения. Мы стоим на пороге возникновения сложного виртуального молекулярного мира, создание которого невозможно не только без развития базовых положений физической теории, но и без большой совокупности взаимосвязанных вычислительных алгоритмов.

Автор, поэтому, надеется на то, что предлагаемая читателям книга "Колебания молекул" окажется полезной и сыграет роль, сходную с ролями двух первых. Она также целиком содержит оригинальный материал и использует результаты, обобщенные в упомянутых выше монографиях и статьях, приведенных в следующем списке.

Я считаю приятным долгом выразить большую благодарность моему многолетнему сотруднику профессору В.А.Дементьеву, внесшему огромный вклад в развитие обсуждаемого направления. Без его участия решение многих вопросов было бы крайне затруднено. Он же принял на себя нелегкий труд по редактированию и подготовке книги к изданию. Я также благодарен В.В.Жогиной и Т.В.Васьковой, выполнившим всю работу по созданию электронной версии книги.

Л.А.Грибов

 Об авторе

Лев Александрович ГРИБОВ

Известный специалист в области теории строения и спектров сложных молекулярных систем, квантовой химии, вычислительной химии и химической информатики, аналитической химии, член-корреспондент РАН, вице-президент РАЕН, лауреат Государственной премии Российской Федерации в области науки и техники (1999 г.), заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор, заместитель директора Института геохимии и аналитической химии им.В.И.Вернадского РАН.

 
© URSS 2016.

Информация о Продавце