¿Hay algún libro de física cuántica que trate el enlace covalente de forma sistemática?

Question

Me doy cuenta de que hay algunos buenos libros sobre física cuántica molecular recomendados aquí pero ahora estoy buscando un libro que aborde el aspecto "químico" de las moléculas de forma más sistemática. Aquí hay algunas cosas que estoy buscando:

• La simetría orbital y cómo ésta afecta a la unión y a la reacción. Ángulo entre enlaces.
• Hibridación. Cálculo del porcentaje de $s$ y $p$ carácter de un orbital hibridado.
• Cómo los niveles de energía de los diferentes $3d$ Los orbitales de un elemento de transición difieren en un ion complejo .

Para dar un ejemplo de lo que estoy buscando, aquí hay un documento sobre este tema: J. P. Foster y F. Weinhold, "Natural hybrid orbitals", J. Am. Chem. Soc. 1980 , 102 , 24, 7211-7218 .

Después de aprender algo de mecánica cuántica muy teórica y matemática, sólo soy capaz de ocuparme de un montón de cosas abstractas pero sencillas, como osciladores armónicos, pozos de potencial, átomos de hidrógeno y posiblemente de helio. Me parece que, a pesar de la gran cantidad de trabajo que he realizado, no puedo entender eficazmente los artículos que están más orientados a la química (como el enlazado arriba), que habla de enlaces y moléculas en lugar de un solo átomo. Para mí, el problema es cómo convertir el formalismo teórico en aplicaciones y aproximaciones computacionales que sean útiles en la química física. (Ese papel no parece ser muy difícil; parece que simplemente no estoy acostumbrado).

¿Alguien podría aconsejarme sobre los libros que debería leer?

Answer 1

Recomiendo encarecidamente Química cuántica moderna de Szabo a todas las personas que quieran conocer los fundamentos de la teoría de la estructura electrónica aplicada a la química. Sin embargo, ese libro no cubre explícitamente los temas que has enumerado.

Un libro que relaciona la mecánica cuántica para físicos con la química cuántica es Ideas de Química Cuántica por Lucjan Piela . Este libro comienza con los fundamentos de la mecánica cuántica (ecuación de Schrödinger, soluciones exactas y métodos aproximados) para pasar después a la estructura electrónica (teorías de Hartree-Fock y Post-HF, y teoría del funcional de la densidad) y al enlace molecular. Después, presenta las interacciones entre moléculas y con campos externos, y algunas reacciones químicas (reacciones controladas por orbitales, entre otras). También tiene un capítulo sobre mecánica cuántica relativista (ecuaciones de Klein-Gordon y Dirac).

Sobre la hibridación, deberías echar un vistazo al trabajo de Weinhold sobre la teoría de los enlaces de valencia (también explicado brevemente en el libro de Piela). Sin embargo, la mayoría de los libros de química cubren ese tema en cierta medida. Un libro que explica la hibridación y los complejos de metales de transición es Interacciones orbitales en química por Albright . Este libro contiene muchos ejemplos aplicados de enlace molecular, teoría de orbitales moleculares perturbadores, propiedades de simetría de las moléculas y diferentes tipos de reacciones y sistemas químicos. Por ejemplo, hay capítulos sobre sistemas conjugados, sólidos, complejos de metales de transición, cúmulos y propiedades magnéticas.