This graduate level text presents the first comprehensive overview of modern chemical valency and bonding theory, written by internationally recognised experts in the field. The authors build on the foundation of Lewis- and Pauling-like localized structural and hybridization concepts to present a book that is directly based on current ab-initio computational technology. The presentation is highly visual and intuitive throughout, based on the recognizable and transferable graphical forms of natural bond orbitals (NBOs) and their spatial overlaps in the molecular environment. The book shows applications to a broad range of molecular and supramolecular species of organic, inorganic and bioorganic interest. Hundreds of orbital illustrations help to convey the essence of modern NBO concepts for those with no extensive background in the mathematical machinery of the Schroedinger equation. This book will appeal to those studying chemical bonding in relation to chemistry, chemical engineering, biochemistry and physics.

What is quantum mechanics? Learn from the experts in the ALL-NEW LADYBIRD EXPERT SERIES A clear, simple and entertaining introduction to the weird, mind-bending world of the very, very small. Written by physicist and broadcaster Professor Jim Al-Khalili, Quantum Mechanics explores all the key players, breakthroughs, controversies and unanswered questions of the quantum world. You'll discover: - How the sun shines - Why light is both a wave and a particle - The certainty of the Uncertainty Principle - Schrodinger's Cat - Einstein's spooky action - How to build a quantum computer - Why quantum mechanics drives even its experts completely crazy 'Jim Al-Khalili has done an admirable job of condensing the ideas of quantum physics from Max Planck to the possibilities of quantum computers into brisk, straightforward English' THE TIMES Learn about other topics in the Ladybird Experts series including The Big Bang, Gravity, Climate Change and Evolution. Written by the leading lights and most outstanding communicators in their fields, the Ladybird Expert books provide clear, accessible and authoritative introductions to subjects drawn from science, history and culture. For an adult readership, the Ladybird Expert series is produced in the same iconic small format pioneered by the original Ladybirds. Each beautifully illustrated book features the first new illustrations produced in the original Ladybird style for nearly forty years.

Supramolecular chemistry deals with the design, synthesis, and study of molecular structures held together by non-covalent interactions. Structures of this type are ubiquitous in nature and are frequently used as blueprints for the design of synthetic equivalents. This reference demonstrates the seminal importance of supramolecular chemistry and self-organization in the design and synthesis of novel organic materials, inorganic materials, and biomaterials. With contributions from leading workers in the field, the book shows how the bottom-up approach of supramolecular chemistry can be used not only to synthesize new materials, but to operate specific molecular devices as well.

Systeme aus Elektronen und Atomkemen sind sehr komplexe Systeme. Das mag zuerst verwundem, da zwischen den Teilchen reine Coulomb-Wechsel- wirkungen vorliegen, man vergiBt aber oft dabei, daB ein wei teres - bisher unverstandenes - Naturgesetz (das Pauli-Prinzip) zu der Moglichkeit un- endlich verschiedener Strukturen filhren kann, von denen viele mit hoher Wahrscheinlichkeit in der Natur verwirklicht werden und ineinander tiber- gehen konnen, wenn es die makroskopischen Verhliltnisse und bestimmte Symmetrievoraussetzungen zulassen, die mit dem Spin der Teilchen zusam- menhiingen. Wegen der Kleinheit der Teilchen ist ihr Verhalten akausal und kann nur durch Wahrscheinlichkeitsaussagen (Wellenmechanik) beschrieben wer- den. Aufgabe der Theoretischen Chemie ist es also, die Verstiindnislehre der Chemie in diesem Sinne zu formulieren und anzuwenden. Man kann daher durchaus feststellen, daB insbesondere die Chemie, aber auch Teile der Biochemie, Astrophysik oder Pharmazie (urn einige zu nen- nen) die Lehre vom Verhalten von Elektronen und Atomkemen darstellen, und daB dadurch sinnvollerweise unter Theoretischer Chemie alle physi- kalischen Aspekte der o.g. Bereiche (insbesondere die Physikalische Che- mie) subsumiert werden mtissen, soweit sie sich unmittelbar theoretisch oder halbtheoretisch mit der chemischen Materie beschiiftigen, ohne jedoch nliher auf die inneren Strukturen der Atomkeme einzugehen (Kemphysik). Die Chemie beweist tiberzeugend, wie komplex und unerwartet (filr die Nicht-Theoretiker) sich chemische Materie, also Systeme aus Elektronen und Atomkemen verhalten konnen.

This is a textbook in Quantum Mechanics designed for courses taught in Chemistry, Physics, Chemical Engineering, and Materials Science. The course is commonly taken by advanced undergraduate and first year graduate students. The book is intended to be taught in one semester or in one quarter or extended lectures, and is designed to treat the major topics in some depth. The text is challenging and includes exercises aimed to encourage thought and provide a solid grounding in the fundamentals of many aspects of quantum mechanics. The book is intended to bring readers to the point where they can focus their future efforts on more specialized topics in quantum theory.

This text presents a unified and up-to-date discussion of the role of atomic and molecular orbitals in chemistry, from the quantum mechanical foundations to recent developments and applications. Abundantly illustrated, the volume critically establishes the relationships between the more formal quantum mechanical formalisms and the traditional chemical descriptions of chemical bonding. It is mathematically less demanding than most traditional quantum chemistry texts, yet still retains clarity and rigor. This volume is an ideal textbook for any course in which chemistry is a significant part.

The subject of this book is the solution of stiff differential equations and of differential-algebraic systems. This second edition contains new material including new numerical tests, recent progress in numerical differential-algebraic equations, and improved FORTRAN codes.

From the reviews:

"A superb book...Throughout, illuminating graphics, sketches and quotes from papers of researchers in the field add an element of easy informality and motivate the text." --MATHEMATICS TODAY

This book addresses the move towards quantum communications, in light of the recent technological developments on photonic crystals and their potential applications in systems. The authors present the state of the art on extensive quantum communications, the first part of the book being dedicated to the relevant theory; quantum gates such as Deutsch gates, Toffoli gates and Dedekind gates are reviewed with regards to their feasibility as electronic circuits and their implementation in systems, and a comparison is performed in parallel with conventional circuits such as FPGAs and DSPs. The specifics of quantum communication are also revealed through the entanglement and Bell states, and mathematical and physical aspects of quantum optical fibers and photonic crystals are considered in order to optimize the quantum transmissions. These concepts are linked with relevant, practical examples in the second part of the book, which presents six integrated applications for quantum communications.

Personal Computer (PC) werden immer h{ufiger als "Arbeitsplatzcomputer" auchin technischen Bereichen eingesetzt. Ihre Verwendung in Labor, Versuchs- undPr}ffeld st|~t jedoch auf Schwierigkeiten oder f}hrt gar zu Fehlschl{gen, weil M|glichkeiten und Grenzen dieser Ger{te falsch eingesch{tzt werden, weil die Anpassung an den technischen Proze~ unzureichend ist oder die Programmierung des Rechners unzweckm{~ig. Hiersetzt das Buch an, vermittelt Grundlagen, zeigt Wege und Beispiele auf, wie bislang "von Hand" nur unvollst{ndig oder m}hsam zu bew{ltigende Me~aufgabenmit Hilfe eines PC erfolgreich, effizient und "richtiger" gel|st werden k|nnen. Ziel des Buches ist es, dem Leser Entscheidungshilfen zur Auswahl geeigneter Personalcomputer, von Peripherie-Hardware und Software an die Hand zu geben und ihm wichtige Voraussetzungen mitzugeben, um die vielf{ltigen Eigenschaften von Personalcomputern wirkungsvoll zu nutzen und Me~probleme souver{n bearbeiten zu k|nnen.

Karl Jug hat dieses Buch fur Chemiestudenten nach dem Diplomvorexamen geschrieben. Es baut auf die Grundvorlesung "Mathematik fur Chemiker" auf. Das Interesse an mathematischen Methoden ist seit Erscheinen der ersten Auflage nicht nur in der Technischen und Theoretischen Chemie wesentlich starker geworden. Der Autor hat deshalb die Darstellung durch anschauliche Beispiele und Ubungsaufgaben erweitert und so das Selbststudium erleichtert. In der zweiten Auflage ist der Integralteil der Vektoranalyse vervollstandigt, und Generatoren in der Gruppentheorie und numerische Losungsmethoden bei Differentialgleichungen sind neu hinzugekommen. Ein umfangreicher Anhang mit Losungen fur die Ubungen erganzt die Darstellung.

Die Massenspektrometrie ist ein wichtiges Werkzeug des Chemikers und Biochemikers. Durch die explosionsartige Entwicklung bei den Geratetechniken und Ionisierungsverfahren sind Studenten wie Praktiker mit einer Be- griffsvielfalt konfrontiert, die Lehrbucher nicht mehr abdecken konnen. Das Buch fullt diese Lucke und gibt einen breit gefacherten, lexikalisch geordneten Uberblick.

The biggest change in the years since the first edition is the proliferation of computational chemistry programs that calculate molecular properties. McQuarrie presents step-by-step SCF calculations of a helium atom and a hydrogen molecule, in addition to including the Hartree-Fock method and post-Hartree-Fock methods.

The prediction of crystal structures from first principles has been one of the grand challenges for computational methods in chemistry and materials science. The goal of being able to reliably predict crystal structures at an atomistic level of detail, given only the chemical composition as input, presents several challenges. A solution to the crystal structure prediction challenge requires advances in several areas of computational chemistry. Theoretical chemists have naturally been drawn to these challenges from an academic perspective, while the development of methods for solving the problem of crystal structure prediction has also been motivated by a growing range of applications where reliable structure prediction is sought and could guide experimentation. Crystal structure predictions have been used to study organic molecules such as polymorphism of pharmaceutical molecules, where changes in crystal form can lead to changes in important physical and chemical properties, which must be strictly controlled in a pharmaceutical product, or inorganic materials where the discovery and computational design of new materials with targeted properties, such as porosity, electronic or mechanical properties are necessary. However, the communities addressing methods and applications in organic and inorganic crystal structure prediction have largely remained separate, due to the different approaches that have been used in these two areas. The community as a whole will benefit from the cross-fertilisation of ideas and methods in this volume, as well as from bringing theoreticians together with interested experimentalists. The volume will appeal to researchers from computational chemistry, informatics, physics (applying solid state electronic structure methods) and materials science in the development of methods. Applications of the methods also cover several fields, including crystallography, crystal engineering, mineralogy and pharmaceutical materials. This volume gathers key researchers representing the full scientific scope of the topic, including the developers of methods and software, those developing the application of the methods and interested experimentalists who may benefit from advances in predictive computational methods. In this volume the topics covered include: Structure searching methods Crystal structure evaluation: calculating relative stabilities and other criteria Applications of crystal structure prediction - organic molecular structures Applications of crystal structure prediction - inorganic and network structures

Elementare, gleichzeitig exakte Einfuhrung in das Thema. Gezeigt werden fur technisch wichtige Fragestellungen sowohl strenge als auch Naherungsloesungen, insbesondere erste Abschatzungen auch komplizierter Vorgange. Exemplarisch wird an Beispielen aus verschiedenen Bereichen das breite Anwendungsgebiet verdeutlicht und die UEbertragbarkeit des Vorgehens demonstriert. Tabellen der benoetigten Stoffgroessen erleichtern die direkte Anwendung. Damit wendet sich das Buch gleichzeitig an den Ingenieur in der Praxis.

Dieser Band enthAlt die BeitrAge des 3. Workshops "Computer in der Chemie" (16.-18. November 1988 in TA1/4bingen). Das Meeting wurde von der Fachgruppe Chemie-Information der GDCh veranstaltet und enthAlt BeitrAge fA1/4r folgende Gebiete: - Chemometrie - MolekA1/4lmodellierung - Syntheseplanung - ProzeAsteuerung - Design und Aufbau von Datenbanken, z.B. in der Toxikologie - Spektrenbibliotheken - Datenerfassung in der Analytik - RAntgenstrukturanalyse - Simulation elektrochemischer Prozesse

Die Bedeutung der Thermodynamik als Mittel zur Interpretation von Beobachtungen an natOrlichen Vorkommen und an synthetischen Proben aus dem Laboratorium kann nicht hoch genug eingeschatzt werden. Experimentelle Ergebnisse mit ihrem Modell- charakter kennen nur mit Hilfe dieses Wissenschaftszweiges wirklich sinnvoll genutzt werden. Dieser Sachverhalt spiegelt sich auch in den Fachpublikationen wider. Ohne solide Kenntnisse thermodynamischer Zusammenhange kennen sie kaum oder Ober- haupt nicht verstanden werden. Die Studienkommission der Deutschen Mineralogi- schen Gesellschaft hat dieser Tatsache Rechnung getragen und empfahl das Fach Physikalisch-Chemische Mineralogie in das Curriculum fOr den Studiengang der Mine- ralogen aufzunehmen. Dadurch wurde der Bedarf nach einem geeigneten Lehrbuch geweckt. Sieht man sich auf dem BOchermarkt um, so muB man feststellen, daB es zwar englischsprachige, jedoch so gut wie keine deutschsprachigen LehrbOcher gibt, in denen die Thermodynamik speziell fOr eine Anwendung auf den Gebieten der Geo- wissenschaften aufbereitet wird. Ziel des Buches ist es, diese LOcke soweit wie meglich zu schlieBen. Es ist in erster Linie als Wegweiser fOr Studierende der Mineralogie gedacht. DarOberhinaus dOrfte es aber auch interessant sein fOr Geologen, Geophysi- ker und Materialwissenschaftler. Das Buch ist so konzipiert, daB es ohne Vorkenntnisse in Physikalischer Chemie lesbar ist. Damit soli insbesondere auf jene Interessenten ROcksicht genommen werden, die in ihrem Studiengang keine Vorlesungen in Physika- lischer Chemie belegen muBten und erst durch ihre wissenschaftliche Arbeiten den Bedarf nach thermodynamischen Grundkenntnissen verspOrten. Die Auswahl des Stoffes ist durch die spezielle geowissenschaftliche Problematik bestimmt.

Suitable for graduate students, master courses and postdocs, this is the first textbook to discuss the whole range of contemporary coordination chemistry. It has been thoroughly reviewed by leading textbook authors, and the concept already proven by the successful Spanish edition.
After an introduction, the book covers in a clearly ordered manner structure and bonding, supramolecular coordination chemistry, electronic properties and electron transfer.
Set to become the standard for years to come.

Dieses Lehrbuch wendet sich an Studenten der Physik, der Naturwissenschaften oder der Elektrotechnik ab 3. Semester. Die Atomphysik und die dazugehorige Quantenphysik bilden die Grundlage fur viele moderne Gebiete der Physik, der Chemie, Biologie wie auch der Elektrotechnik. Es fuhrt sorgfaltig und leicht verstandlich in die Ergebnisse und Methoden der empirischen Atomphysik ein. Gleichzeitig wird dem Leser das Rustzeug der Quantentheorie vermittelt, wobei die Wechselwirkung zwischen Experiment und Theorie besonders herausgearbeitet wird. Die Autoren haben die neuesten Resultate mit berucksichtigt und behandeln insbesondere auch die fur Grundlagenforschung und Anwendung gleichermassen wichtige Laserphysik und nichtlineare Spektroskopie. Verbesserungen und Erganzungen in der vorliegenden 3. Auflage beziehen sich u.a. auf die Behandlung der relativistischen Klein-Gordon und Dirac-Gleichungen, eine theoretische Ableitung der Lamb-Verschiebung, neue Entwicklungen in der Spektroskopie innerer Schalen, neue Anwendungen der NMR-Spektroskopie, z.B. Tomographie. Ausserdem enthalt diese Auflage eine grosse Anzahl von Ubungsaufgaben einschliesslich der Losungen zur Vertiefung und zum Selbststudium.

1. SYNTHESEPLANUNG ALS ERGEBNIS VON INTUITION, ZUFALLS BEFUNDEN UND BEWUBT LOGISCHER ABLEITUNG . 1 TElL A: GRUNDLAGEN 4 2. ALLGEMEINES 2.1. PLANUNG ALS PROBLEMLOSUNG 4 DER ANALOGIESCHLUB . 5 7 DIE ZWECKRICHTUNG EINER PLANUNG VERSUCHSPLANUNG . 7 OPTIMIERUNGSPROBLEME 8 9 2.2. MOTIVE UND KRITERIEN EINER SYNTHESEPLANUNG . 2.2.1. ALLGEMEINES 9 2.2.2. WICHTIGE PLANUNGSZIELE 10 DER WIRKSTOFF 10 DER FARBSTOFF 10 DAS ZWISCHENPRODUKT UND DAS REAGENZ 10 10 DER KATALYSATOR . DER HILFSSTOFF 11 DER STOFF ALS MEDIUM 11 DER STOFF ALS CHEMISCHER ENERGIESPENDER . 11 DER WERKSTOFF 11 DER STOFF ALS INFORMATION 11 12 DAS VERFAHREN ALS PLANUNGSZIEL . 12 2.3. DIE ROLLE DES COMPUTERS 3. INFORMATION UND DOKUMENTATION 15 3.1. ALLGEMEINES 15 3.2. WIEDERGABEFORMEN VON CHEMISCHER INFORMATION 16 3.2.1. STRUKTURMODELL, STRUKTURFORMEL, TOPOLOGISCHE STRUKTURVERSCHLOSSELUNG 16 3.2.2. DIE CHEMISCHE NOMENKLATUR 19 3.2.3. DIE WISWESSER LINE-NoTATION (WLN) . 19 3.2.4. DER FRAGMENTCODE GREMAS 21 3.2.5. WEITERE FORMEN DER STRUKTURBESCHREIBUNG . 23 3.2.6. THESAURI 23 3.2.7. BESCHREIBUNG VON VERFAHREN UND STOFFSYSTEMEN."

Why do molecules adopt particular shapes? What determines the physical and chemical properties of a material? Molecular Modelling and Bonding answers these questions by introducing the ideas behind molecular and quantum mechanics, using a largely non-mathematical approach. Atomic and molecular orbitals, computational chemistry and bonding in solids are also discussed. A Case Study, Molecular Modelling in Drug Design, explores ways in which computer modelling, in conjunction with experimental techniques, is used to design new drugs. The accompanying CD-ROM illustrates applications of molecular and quantum mechanics, and includes many of the structures and orbitals illustrated in the text. It provides the programs necessary to view orbitals and 3D structures. The Molecular World series provides an integrated introduction to all branches of chemistry for both students wishing to specialise and those wishing to gain a broad understanding of chemistry and its relevance to the everyday world and to other areas of science. The books, with their Case Studies and accompanying multi-media interactive CD-ROMs, will also provide valuable resource material for teachers and lecturers. (The CD-ROMs are designed for use on a PC running Windows 95, 98, ME or 2000.)

Dieses Buch entstand wahrend eines Versuchs, Studenten der Universitat von Colorado mit einigen Aspekten der Quantenmechanik, Spektroskopie und der Struktur von Atomen und MolekUlen vertraut zu machen. Der Autor ist der Uberzeugung, daB Studenten anderer Gebiete der Chemie gegeniiber Physiko- chemikern lange den Vorteil hatten, nach einem einjahrigen Grundkurs For- schungsliteratur lesen zu konnen. In der physikalischen Chemie war jede adaquate Diskussion von Quantenphanomenen gewohnlich Fortgeschrittenen vorbehalten, und folglich entging vielen Studenten wahrend ihres Grundstudiums die Faszination der Bereiche der physikalischen Chemie, die sich mit Quantenmechanik befassen. AuBerdem benotigten die Studenten, die an der Forschung auf den Gebieten der Quantenmechanik und Molekiilstruktur interessiert waren, ein bis zwei Jahre dazu, sich das notwendige Grundwissen anzueignen. Eine moglichst vollstandige Einfiihrung in Quantenphiinomene wahrend des Grundstudiums ermoglicht einen friiheren Beginn der Forschung. Sie bietet den zusatzlichen Vorteil, daB Studenten wahrend des Hauptstudiums an einem Forschungsprojekt auf diesen Gebieten teilnehmen konnen. Die Behandlung von Quantenproblemen im Grund- kurs der physikalischen Chemie erfordert die Auslassung bestimmter Bereiche der klassischen physikalischen Chemie. Die Diskussion, ob solch ein Vorgehen zu rechtfertigen sei oder nicht, wird sicherlich noch einige Zeit fortdauern. Der Autor vertritt jedoch die Meinung, daB es ein zwingendes Argument fiir die Ein- beziehung von Quantenphanomenen gibt. Jede Diskussion iiber Quantenmechanik erfordert ein extensives neues Vokabular und eine neue Symbolik.

Chemical modelling covers a wide range of disciplines, and this book is the first stop for any chemist, materials scientist, biochemist, or molecular physicist wishing to acquaint themselves with major developments in the applications and theory of chemical modelling. Containing both comprehensive and critical reviews, it is a convenient reference to the current literature. Coverage includes, but is not limited to, considerations towards rigorous foundations for the natural-orbital representation of molecular electronic transitions, quantum and classical embedding schemes for optical properties, machine learning for excited states, ultrafast and wave function-based electron dynamics, and attosecond chemistry.

Written chemical formulas, such as C2H6O, can tell us the constituent atoms a molecule contains but they cannot differentiate between the possible geometrical arrangements (isomers) of these models. Yet the chemical properties of different isomers can vary hugely. Therefore, to understand the world of chemistry we need to ask what kind of isomers can be produced from a given atomic composition, how are isomers converted into each other, how do they decompose into smaller pieces, and how can they be made from smaller pieces? The answers to these questions will help us to discover new chemistry and new molecules. A potential energy surface (PES) describes a system, such as a molecule, based on geometrical parameters. The mathematical properties of the PES can be used to calculate probable isomer structures as well as how they are formed and how they might behave. Exploration on Quantum Chemical Potential Energy Surfaces focuses on the PES search based on quantum chemical calculations. It describes how to explore the chemical world on PES, discusses fundamental methods and specific techniques developed for efficient exploration on PES, and demonstrates several examples of the PES search for chemical structures and reaction routes.

In der Lehrbuchliteratur gibt es schon eine Reihe von elemen taren Einfiihrungen in die Theorie der chemischen Bindung, die den Studenten der Chemie mit diesem Kernstiick des theoretischen Tells seiner Wissenschaft bekannt machen sollen. Die hier vorgelegte Ausarbeitung von V orlesungen, die ich in Frankfurt gehalten habe, ware lediglich eine Parallelerscheinung zu diesen Biichern im Bereich der deutschen Literatur (in der bisher ein Buch mit gleicher Absicht fehlt), wenn sie sich nicht im Aufbau merklich von den mir bekanntenDarstellungen unterscheiden wiirde. Die bekannten Biicher fiihren die unumganglichen Elemente der Quantenphysik in der Regel in korpuskularer Sprache ein. Da bei Verwendung dieser Sprache chemische Bindung erst auf den hoheren Stufen der Theorie verstanden werden kann, verliert del' Leser so meistens den Zusammenhang der Bindungsphanomene mit den im System der Quantentheorie erfaf3ten experimentellen Grundtatsachen aus dem Auge. Da nun auf3erdem bei der iiblichen Beschrankung auf die Diskussion des Einkorperproblems ("mole cular orbitals") gerade diejenigen Teile der Theorie sowieso wieder iiber Bord geworfen werden, deren Einfiihrung zunachst so gro13e Schwierigkeiten gemacht (bzw. unklare Vorstellungen erzeugt) hat, schlen es mir mehr Sinn zu haben, den Weg zur Quantentheorie vom klassischen Feldblld her zu nehmen, die korpuskulare also durch die undulatorische Sprache zu ersetzen. Chemische Bindung ist, so gesehen, ein schon klassisch verstandliches Phanomen, eine Tat sache, deren didaktische Bedeutung bisher nach meiner Meinung unterschatzt worden ist. Denjenigen, die mich durch Kritik unterstiitzt haben, mochte ich auch an dieser Stelle herzlich danken."