Читать онлайн «Краткий курс строения вещества: Сборник задач»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК В. Ф. ПЛЮСНИН, Н. М. БАЖИН, Н. И. СОРОКИН КРАТКИЙ КУРС СТРОЕНИЯ ВЕЩЕСТВА СБОРНИК ЗАДАЧ Новосибирск 2007 ББКГ51я73-4 УДК 544. 1(075) П405 Плюснин В. Ф. , Бажин Н. М. , Сорокин Н. И. Краткий курс строения вещества: Сборник задач / Новосиб. гос. ун-т. Новосибирск, 2007. 214 с. ISBN 978-5-94356-543-4 В сборнике представлены задачи по различным разделам курса «Строение вещества». Включены задачи по атомной и молекулярной спектроскопии, теории групп, правилам Вудворда - Гоффмана, эффекту Яна - Теллера, координационным соединениям, электронному парамагнитному резонансу (ЭПР), ядерному магнитному резонансу (ЯМ?) и многим другим разделам. Для некоторых задач приведено полное решение, для других - только ответ. Многие задачи оставлены без решения и ответа для самостоятельной работы студентов. Пособие предназначено для студентов физических и химических факультетов университетов, специализирующихся в областях химической физики, физической химии, химической кинетики, катализа, биофизики и биохимии, для аспирантов и соискателей, готовящихся к сдаче кандидатского экзамена по специальности. Сборник задач выпущен при финансовой поддержке Федеральной научно-образовательной программы «Интеграция» (грант 274), РФФИ (гранты 05-03-32474, 03-03-33314) и интеграционной программы СО РАН (грант 77). © Новосибирский государственный университет, 2007 © Плюснин В. Ф. , 2007 © Бажин Н. М. , 2007 ISBN 978-5-94356-543-4 © Сорокин Н. И. , 2007 ПРЕДИСЛОВИЕ Сборник задач по курсу «Строение вещества» является результатом почти двадцатипятилетней работы над вопросами и заданиями для проведения семинаров, контрольных и экзаменов. Особенно этот процесс интенсифицировался после введения письменного экзамена в 1984 г. и системы ИКИ на факультете естественных наук в 1990 г. Ряд задач использовался при приеме кандидатских экзаменов в Институте химической кинетики и горения СО РАН. Задачи в сборнике распределены по разделам, отвечающим лекционному курсу «Строение вещества». Это должно помочь студентам последовательно ознакомиться с материалом курса. Для многих задач приведено решение, дающее представление об общих подходах к задачам в соответствующем разделе. Однако значительное количество задач оставлено без решения и ответа, что предоставит простор творческой фантазии читателю сборника. В конце сборника представлен обширный справочный материал, который позволит читателю решать задачи без использования дополнительных учебных пособий. I. Атомная спектроскопия 1. Атом водорода 1. Оценить разницу в энергии ls-орбиталей в атомах Н и D. Решение. Энергия уровней для атома водорода определяется выражением Е = Me* 1 2h2 п 2 > где JlX, = u. H или \l - \iD - приведенные массы для атомов водорода и дейтерия (те - масса электрона, М - протона). Примем массу дейтона равной удвоенной массе протона: т М \ 1 цн = е = те —; MD=me- т + М 1 + - т 1 + - т М Разность энергий ^-орбиталей атомов Н и D равна & и &п — 2h2 1 + - м 1 + - 2MJ = Еи 2М 2М 1 + —е- 1 + - М 2MJ 2М ь -59,6 ел!"1. 2.