Молекулы органических соединений образуются из атомов, расположенных в трехмерном пространстве. Разные атомы образуют разное число связей. Молекулы имеют определенное пространственное строение, которое называют геометрией молекулы. Особенности строения каждой конкретной молекулы, прочность связей между составляющими ее атомами объясняются теорией валентности. Основой современной теории валентности является квантовая теория, которая в настоящее время настолько развита, что с помощью ЭВМ можно правильно и достаточно точно предсказать строение небольших несложных молекул. К описанию молекул с позиций квантовой теории существует несколько подходов, однако наиболее широко применяется теория молекулярных орбиталей (сокращенно МО), поскольку именно она наиболее эффективна для понимания строения и реакционной способности органических молекул. В этой главе мы рассмотрим строение молекул в рамках теории МО, а в остальных главах применим эту теорию к проблемам реакционной способности, стереохимии и селективности в разнообразных химических реакциях. Мы увидим, что теорию молекулярных орбиталей во многих случаях можно успешно применять, пользуясь лишь легко воспринимаемыми «картинками», эскизами МО, почти не используя математический аппарат квантовой теории.

Описание строения молекул, естественно, начинается со строения атомов. Когда-то понятие «атом» было исключительно химической категорией. Но в ХХ веке физики «отняли» у химиков атом, обновили его квантовым содержанием, объяснили атомные спектры, изотопию, радиоактивность и другие экспериментальные наблюдения. В начале этой главы мы кратко рассмотрим физические основы теории атома, а затем перейдем к теории образования химической связи и молекулярным орбиталям простейших молекул.

• Уравнение шредингера
• Интерпретация физического смысла волновой функции
• Квантование
• Атомные орбитали. Орбитали атома вододрода.
• Размеры атомных орбиталей
• Строение многоэлектронных атомов.
• Молекулярные орбитали иона Н2+.
• Линейные комбинации атомных орбиталей.
• Связывающие и разрыхляющие орбитали
• Гомоядерные двухатомные молекулы
• Гетероядерные двухатомные молекулы
• Гибридизация и форма многоатомных молекул. Гибридизация
• Форма молекул.
• Форма канонических молекулярных орбиталей
• Основные представлени о методах расчета молекулярных орбиталей. Метод Хюккеля
• Развитие методов расчета молекулярных орбиталей
• Спаривание атомных орбиталей. Теория валентных связей
• Многоструктурное описание электронного строения молекул