химический каталог




Анорганикум Том 1

Автор Г.Блументаль, 3.Энгельс, И.Фиц, В.Хабердитцль и др.

зуются а-частицы, которые можно обнаружить обычными методами).

Несмотря на необходимость применения сложной аппаратуры, результаты измерения дифракции нейтронов оправдывают затраты и имеют большую ценность. Так, например, этим методом удалось точно установить расположение некоторых легких атомов относительно более тяжелых. Были также исследованы структура льда и строение ионов HF2~, благодаря чему выявлена природа водородной связи в этих соединениях. Дифракция нейтронов позволяет также различать атомы с одинаковым порядковым номером, так как сечение захвата нейтронов сильно зависит от природы элемента.

6.2. Химическая связь

Перейдем теперь к коренной проблеме теоретической химии. Что такое химическая связь? Что связывает атомы в молекуле? Почему одни комбинации атомов стабильны, а другие — нет? Почему, например, устойчива молекула Н2, а не Н3 (насыщение химической связи)? Почему инертные газы не образуют двухатомных молекул? На все эти вопросы может дать ответ только квантовая химия. Поскольку все эти проблемы представляют собой в известной мере сущность химической науки, каждому начинающему химику необходимо уяснить себе основные подходы к решению этих проблем.

Ранее уже упоминалось, что нет принципиального различия между природой межатомной химической связи и природой устойчивости самих атомов. «Силы», которые удерживают систему— атом гелия (ядро и два электрона), те же, что и в молекуле водорода Н2 (два ядра, два электрона) или в молекулярном ионе водорода Н2+ (два ядра, один электрон). Рассмотрим образование химической связи на примере Н2+-иона и молекулы Н2, так как на этих примерах удобнее всего познакомиться с методами квантовой механики.

Молекулярный ион водорода Н2+

Продолжим ту же линию, которая была намечена при по-тРоении периодической системы на основе электронной модели атома. Будем исходить не из полностью построенных атомов,

76

Строение материи

Химическая связь

77

а из ядерного остова молекулы (например, из двух протонов) и исследуем, в каких состояниях может находиться электрон в потенциальном поле двухъядерного остова. Последовательно заселим эти молекулярные состояния («молекулярные орбита-ли») электронами и тем самым построим систему двухатомных молекул, учитывая принцип Паули и последовательность энергетических уровней, подобно тому как это было сделано при построении моделей элементов периодической системы. Возьмем за исходную модель молекулярный ион Нг+, который играет в теории химической связи такую же роль, как атом водорода в теории строения атомов. Этот метод можно затем улучшить, полагая, что электрон движется в эффективном усредненном поле остальных частиц.

Рассмотрим, что собой представляет в общем виде волновая функция электрона i|> в двухъядерном поле. Примем, что ФА — функция состояния электрона в поле ядра А, а <рв — аналогичная функция в поле ядра В. Естественно предположить, что в нулевом приближении (не рассматривая условий нормирования) волновая функция i|> является линейной комбинацией функций ФА И фв, т. е. фд±<рв. При этом состояние, соответствующее сумме волновых функций и учитывающее взаимодействие электронов, оказывается более стабильным:

Фг = ФА2+Фв2 ±2фдЧ>в

Значение члена 2фАфв становится тем более весомым, чем больше вероятность нахождения электрона между ядрами, т. е. (как увидим ниже) состояния, «благоприятного» в энергетическом отношении. С помощью приближенных методов решения «одно-электронного» уравнения Шрёдингера

. , , 2M I- ег , ег , ег \ . п

(где R — расстояние между ядрами, г А— расстояние электрон — ядро А, Гв — расстояние электрон — ядро В) можно определить параметры молекулы, хорошо согласующиеся с экспериментом.

Познакомимся с помощью приближенных методов вариационного исчисления с основами количественного расчета этой ] системы. За основу примем приближение Борна — Оппенгейме-ра: движение ядер и электронов происходит независимо друг от ] друга; каждому заданному состоянию ядра соответствует определенная энергия электронов. Вследствие сравнительно большой | массы ядра погрешность расчета очень мала (например, по ван Флеку для Н2+ составляет <0,0075 эВ). Энергетические пере-1 ходы можно грубо оценить следующим образом: электронные j переходы — от 1 до 10 эВ; колебательные—Ю-1 эВ, крутильные— Ю-2 эВ, вращательные— Ю-3 эВ. Переведем рассмотренное выше уравнение Шрёдингерагл*+(х—SHr)*"** <35>

в принятую в квантовой химии форму

tfib = Јip (36)

Особенность уравнения (35) состоит в том, что в нем использован оператор Гамильтона

Умножим уравнение (36) на i|> (напомним, что с левой стороны уравнения стоит оператор) и после интегрирования по всему объему получим следующее выражение для энергии:

(38)

Для того чтобы использовать методы вариационного исчисления, введем в качестве вариационного параметра линейную комбинацию коэффициентов:

Ф = СДФА+СвФВ (39)

Энергия минимальна, если

дсА дсв

Подставим сначала уравнение (39) в уравнение (38):

\ (сдфд + свфв) и (САФА + сВфв) ? = *

j (СА

страница 25
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257

Скачать книгу "Анорганикум Том 1" (8.12Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
фбс 12 4 6т
набор кастрюль fissler
бутылочки во владивостоке
банкетка ламинированная в гардероб бл ширина 600 мм

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(29.05.2017)