Die Theoretische Chemie hat eine zweihundert Jahre alte Tradition in der Chemie. Zu Anfang des 19. Jahrhunderts, als die Chemie sich als eigenstandige Wissenschaft zu etablieren begann, erschienen ein- oder mehrbandige Werke zur Theoretischen Chemie. Das vorliegende Werk basiert auf einem Genealogie-Projekt des Autors, stellt gewissermassen ein Who is who der Theoretischen Chemie dar und beschreibt ihre Entwicklung in Deutschland in den letzten 200 Jahren.

Im Jahr 1937 erschienen die ersten Lehrbucher des damals noch sehr jungen Fachgebiets der Quantenchemie, beide geschrieben von Hans Hellmann (1903-1938). Im Gegensatz zu anderen fruhen Werken zu diesem und nah verwandten Fachgebieten, wie den Buchern von Pauling & Wilson (1935) oder von Eyring, Walter & Kimball (1944), wurden Hellmanns Lehrbucher spater weder nachgedruckt noch neu aufgelegt. Beachtet man seine bedeutenden wissenschaftlichen Leistungen - erwahnt seien hier die Aufklarung der Natur der kovalenten chemischen Bindung (1933), das molekulare Virialtheorem (1933), das quantenmechanische Krafttheorem (1933, 1936/1937, heute als Hellmann-Feynman-Theorem bekannt), die Pseudopotentialmethode (1934) und die spater von Born und Huang erneut und weiter bearbeitete Theorie der diabatischen und adiabatischen Elementarreaktionen (1935) -, so kann dieser Sachverhalt nur unzureichend durch Hellmanns tragisches Schicksal erklart werden. Eine Neuauflage der deutschen Fassung von Hellmanns Lehrbuch ist daher mehr als wunschenswert.

Die Berechnung der Konstanten der potentiellen Energie der MolekiUe ist eines der Hauptprobleme in der Auswertung der Molekiilspektren ((0:32), S. 28, (0:21), S. 59). Diese Konstanten der potentiellen Energie bzw. Kraftkonstanten der Molekille ermoglichen die Gewinnung von Aussagen iiber jede einzelne Bindung im Molekill, wie dies neben der quantentheoretischen Methode nur noch wenige Methoden fUr vielatomige Molekiile gestatten (7:6). Damit stellt die Kraftkonstantenrechnung ein Hilfsmittel zur Kliirung bindungstheoretischer Strukturfragen chemischer Verbindungen dar. Die experimentellen Grof3en oder Observablen stellen die Schwingungs- frequenzen der Molekiile dar, wie sie mit Ultrarot-und Raman-Spektren-Ge- raten gewonnen werden, die in der sog. Spektralmatrix zusammengefa t wer- den. Weiterhin gehen in die Rechnung noch die Valenzwinkel, die Gleichge- wichtsabstande und die Massen ein, die in der Matrix der kinetischen Energie zusammengefa t werden. Die Berechnung der Matrix der Konstanten der potentiellen Energie erfolgt klassisch nach der Theorie der kleinen Schwingungen, wobei das Molektil als ein mechanisches Punktsystem angesehen wird, dessen klassische Schwingungsfre- quenzen mit den quantentheoretischen Strahlungsfrequenzen flir den Dbergang zwischen Grundzustand und dem ersten angeregten Schwingungszustand des Molekills gleichgesetzt werden kann ((0:27), S. 168). Auch fUr die quantentheoretische Theorie der moglichen EnergiezusUinde von Molekiilen stellen die klassischen Schwingungsfrequenzen die entscheidenden Parameter dar ((0:27), S. 168, (0: 1 06), S. 49).

Mit diesem Buch erfullt sich der Autor einen langgehegten Wunsch, die Prinzipien und Grundlagen der Wellenmechanik (Quantenmechanik) in der Anwendung auf die Materie und ihre Bausteine einem breiten Leserkreis zuganglich zu machen. Der Autor ist der Meinung, dass nur dieses Wissen und die damit verbundenen Konsequenzen die notwendigen Voraussetzungen dafur sind, sinnvoll und effektiv uber Fragen der menschlichen Existenz und uber menschliches Verhalten nachzudenken. Die Folgerungen aus diesem Wissen beeinflussen daher unmittelbar auch alle Bereiche menschlicher Einsicht und fuhren zu bindenden Lebensprinzipien, die damit letzen Endes aus den wellenmechanischen Erkenntnissen resultieren. Das Buch beginnt fast voraussetzungslos und der Autor spricht den Leser immer wieder unmittelbar in einem lockeren Stil an, um ihm auf diese Weise Mut gebend den Weg in diese letzlich komplexe und ungewohnliche Mikrowelt zu ebnen."

Die modernen Entwicklungen der Theorie der CRT werden beschrieben und umfangreich dokumentiert. Fur die praktische Anwendung werden diese Modelle eingeordnet und bewertet. Die Modelle der Katalyse und Diffusionsphanomene werden detailliert behandelt, insbesondere in poroesen Medien (Zeolithen, Clays, Nanotubes). Moderne theoretische Methoden wie Molekulardynamik, Monte Carlo- und Quantenchemie werden dargestellt. Adsorption und Desorption in der Katalyse werden sowohl theoretisch als auch experimentell eingehend beschrieben. Zusatzlich wird sehr umfassend die vorhandene Literatur behandelt und bewertet. Damit ist das Buch eine sehr umfassende Darstellung des Status quo, zur Einarbeitung und als UEbersicht fur Ingenieure und Wissenschaftler in Forschung, Entwicklung und Lehre, in Chemie, chemischer Technik/Verfahrenstechnik und angrenzenden Gebieten.

This textbook is intended for undergraduate and graduate students pursuing courses in chemistry and allied fields. It includes fundamental concepts, equations involved in organic reactions, chemical bonds (ionic and covalent bonds), hybridization, representation of a chemical reaction and mechanism of organic reactions. The book also discusses the displacement of bonding electrons involving inductive effect, electromeric effect, mesomeric effect, hyperconjugative effect and resonance. A number of organic reactions involving formation of intermediates such as carbocations, carbanions, free radicals, carbenes, nitrenes and benzynes have also been included. It also discusses different types of reagents involved in a chemical reactions along with types of additional reactions and its detailed mechanism. The book also includes the use of pedagogical elements such as multiple choice questions and end of chapter exercises to aid self-learning among students

Valence bond theory is one of two commonly used methods in molecular quantum mechanics, the other is molecular orbital theory. This book focuses on the first of these methods, ab initio valence bond theory. The book is split into two parts. Part I gives simple examples of two-electron calculations and the necessary theory to extend these to larger systems. Part II gives a set of case studies of related molecule sets designed to show the nature of the valence bond description of molecular structure. It also highlights the stability of this description to varying basis sets. There are references to the CRUNCH computer program for molecular structure calculations which is currently available in the public domain. The book will be of primary interest to researchers and students working on electronic theory and computation in chemistry and chemical physics.

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.

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.)

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.

In den naturwissenschaftlichen Studiengangen erwerben Studenten/innen in den ersten beiden Semestern die Grundlagen fur eine mathematische Behandlung der fachspezifischen Probleme. An diese Studenten wendet sich das Lehrbuch. Es entwickelte sich aus dem Vorlesungsstoff des Autors, der die Vorlesung "Mathematik fur Chemiker" an der TU Munchen seit vielen Jahren anbietet. Es ist das Ziel dieses Lehrbuchs, den Studenten/innen das sichere Beherrschen mathematischer Methoden zu vermitteln und sich zu orientieren. Zahlreiche Beispiele erlautern und erganzen den Stoff, mathematische Beweise sind nur abgeleitet, wenn sie dem besseren Verstandnis dienen. Zahlreiche Ubungen mit unterschiedlichem Schwierigkeitsgrad sollen den Leser zur Auseinandersetzung mit dem Stoff anregen."

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 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.

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.

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

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.

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.

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.

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.

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.

Quantum tunnelling is one of the strangest phenomena in chemistry, where we see the wave nature of atoms acting in "impossible" ways. By letting molecules pass through the kinetic barrier instead of over it, this effect can lead to chemical reactions even close to the absolute zero, to atypical spectroscopic observations, to bizarre selectivity, or to colossal isotopic effects. Quantum mechanical tunnelling observations might be infrequent in chemistry, but it permeates through all its disciplines producing remarkable chemical outcomes. For that reason, the 21st century has seen a great increase in theoretical and experimental findings involving molecular tunnelling effects, as well as in novel techniques that permit their accurate predictions and analysis. Including experimental, computational and theoretical chapters, from the physical and organic to the biochemistry fields, from the applied to the academic arenas, this new book provides a broad and conceptual perspective on tunnelling reactions and how to study them. Quantum Tunnelling in Molecules is the obligatory stop for both the specialist and those new to this world.

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."