reforef.ru 1
Бакалавриат, IV курс


специальность –510422 “Физика”

СД.В.02

Примерный перечень вопросов к экзамену по курсу

ОСНОВЫ ФИЗИКИ МОЛЕКУЛ”


Буланин Михаил Олегович, доктор ф.- м.н., профессор.


  1. Понятие молекулы. Основные представления о равновесной конфигурации молекул. Энергии диссоциации и ионизации. Устойчивые, неустойчивые, ван дер Ваальсовы молекулы и кластеры.




  1. Магнитная проницаемость, диа- и парамагнетики. Классическая теория диамагнетизма. Тензор диамагнитной восприимчивости, его корреляция с дипольной поляризуемостью и строением молекул. Аддитивность следа тензора диамагнитной восприимчивости, схема Паскаля.




  1. Описать и сравнить свойства молекул CO2, OCS, CS2: симметрия, электрические мультиполи, тензор поляризуемости, рефракция, диэлектрические потери, межмолекулярные взаимодействия.




  1. Симметрия равновесных конфигураций молекул. Поворотные оси, плоскости симметрии, центр симметрии, зеркально-поворотные оси. Свойства симметрии линейных, плоских, пирамидальных, тетраэдрических и октаэдрических молекул. Пространственная изомеризация. Асимметричные молекулы, оптические изомеры, рацематы.




  1. Магнитная восприимчивость диа- и парамагнитных. молекул, Природа парамагнетизма, его температурная зависимость, формула Ланжевена. Закон Кюри-Вейсса. Свободные радикалы.




  1. Описать и сравнить свойства всех молекул состава C6H4X2 (X = F, Cl, Br, I): симметрия, электрические мультиполи, тензор поляризуемости, рефракция, межмолекулярные взаимодействия.



  1. Kлассическая теория Друде дисперсии упругой комплексной поляризуемости, связь с коэффициентом поглощения. Нормальная и аномальная дисперсия. Силы осцилляторов, дисперсия электронной и колебательной поляризуемостей.





  1. Тензор инерции и его связь с симметрией молекул. Линейные ротаторы, сферические, симметричные и асимметричные волчки. Ковалентные радиусы элементов.




  1. Описать и сравнить свойства всех молекул состава C2HXF4-X (X = 1,2,3,4): симметрия, электрические мультиполи, тензор поляризуемости, рефракция, межмолекулярные взаимодействия.




  1. Молекула как система электрических зарядов. Мультипольное разложение потенциала системы зарядов. Мультипольные моменты, их свойства инвариантности. Разложение по сферическим мультиполям для осесимметричной системы зарядов. Пространственная структура электрического поля диполя.




  1. Концепция внутреннего (эффективного) электрического поля в плотных диэлектриках. Вектор поляризации. Модель Лорентца внутреннего поля в изотропных диэлектриках. Уравнение Клаузиуса-Мосотти, молярная поляризация. Электронная, колебательная и ориентационная составляющие молекулярной поляризуемости.




  1. Описать и сравнить свойства молекул CHXCl4-X (X = 1,2,3,4): симметрия, электрические мультиполи, тензор поляризуемости, рефракция, деполяризация рассеянного света, межмолекулярные взаимодействия.




  1. Дипольный и квадрупольный моменты, их связь со строением и симметрией молекул. Электрические мультиполи пространственных изомеров. Дипольные моменты и электроотрицательность элементов. Схема векторной аддитивности дипольных моментов. Понятие о матричных элементах мультипольных операторов.



  1. Уравнение Лорентц-Лоренца, молярная рефракция. Зависимость молярных поляризации и рефракции от температуры и фазового состояния вещества. Аддитивность рефракции, экзальтация рефракций. Нелинейная поляризация диэлектриков, тензоры гиперполяризуемостей.





  1. Описать и сравнить все электрические и магнитные свойства молекул N2, NO, O2.




  1. Определение дипольной поляризуемости, индуцированный дипольный момент. Тензорные свойства упругой поляризуемости и их связь со строением и симметрией молекул. След и анизотропия тензора поляризуемости. Физическая природа анизотропии. Связь поляризуемости с диэлектрической проницаемостью.




  1. Диполь-дипольные ориентационные (формула Кеезома) и индукционные (формула Дебая) взаимодействия между молекулами, их связь со строением и симметрией молекул.




  1. Описать и сравнить свойства всех молекул состава C2HXCl2-X (X = 0,1,2):симметрия, электрические мультиполи, тензор поляризуемости, рефракция, межмолекулярные взаимодействия.




  1. Механизмы формирования дипольной поляризуемости. Упругая и неупругая (ориентационная) поляризуемость. Температурная зависимость ориентационной поляризуемости, формула Ланжевена. Трансформационные свойства тензора упругой поляризуемости. Молярная поляризация, рефракция и след тензора поляризуемости в изотропных диэлектриках.




  1. Поляризация диэлектриков в переменных электрических полях. Комплексная дэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери.




  1. Описать и сравнить геометрические и электрические свойства молекул HF, HCl, HBr, HI: дипольные моменты, рефракции, рассеяние света, межмолекулярные взаимодействия.




  1. Основы теории молекулярного рассеяния света. Упругое (Рэлеевское) и неупругое (комбинационное) рассеяние. Поляризация рассеянного излучения. Факторы деполяризации для упругого и неупругого рассеяния и их связь с симметрией молекул.




  1. Временная автокорреляционная функция вектора поляризации. Соотношения Крамерса-Кронига для действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости.




  1. Описать и сравнить геометрические и электрические свойства всех изомеров три хлорбензола (симметрия, тензоры инерции, дипольные моменты, рефракции, тензоры поляризуемости, межмолекулярные взаимодействия).




  1. Дисперсия ориентационной поляризуемости, диэлектрические потери, формулы Дебая для действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости. Диаграммы Кола-Кола. Диэлектрические потери и строение молекул. Время ориентационной релаксации




  1. Универсальные и специфические межмолекулярные взаимодействия. Молекулярные кластеры, ван дер Ваальсовы комплексы, методы их изучения. Молекулярные пучки, метод матричной изоляции.




  1. Описать и сравнить все электрические и магнитные свойства молекул CO, NO, CN.




  1. Методы определения главных значений тензора упругой поляризуемости. Рефракция, деполяризация рассеянного излучения, эффект Керра. Свойства аддитивности следа тензора поляризуемости. Структура тензора поляризуемости и симметрия молекул.




  1. Потенциальные функции притяжения и отталкивания между молекулами, их связь с симметрией и строением молекул. Дисперсионные взаимодействия (формула Лондона). Эмпирические потенциалы межмолекулярного взаимодействия. Потенциалы Леннард-Джонса, Кихара, Морзе.




  1. Описать и сравнить все геометрические и электрические свойства молекул F2, Cl2, Br2, I2.


  1. Свойства аддитивности молекулярных параметров. Аддитивность тензоров инерции, поляризуемости, магнитной восприимчивости. Векторная аддитивность дипольных моментов. Экспериментальные проявления аддитивности молекулярных характеристик. Неаддитивные молекулы.




  1. Специфические межмолекулярные взаимодействия. Водородная связь, комплексы с переносом заряда. Геометрические аспекты и макроскопические проявления водородной связи.




  1. Описать и сравнить электрические и магнитные свойства нитробензола и всех изомеров динитробензола.