химический каталог




Анорганикум Том 1

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

я орбиталей, МО)

Итак, мы познакомились с двумя приближенными решениями уравнения Шрёдингера для молекул. Ранее (разд. 6.2.1) было показано, как, исходя из одноэлектронной модели молекулярного иона водорода Н2+, можно построить в некотором роде «периодическую систему» двухатомных молекул. Для применяемого при этом метода «молекулярных орбиталей» (МО) характерно «заполнение» молекулярной (а не атомной) орбитали ip последовательно одним, а затем и двумя электронами В методе валентных связей (ВС) Гейтлера — Лондона исходят из атомных орбиталей, занятых одним электроном, а далее переходят к двухэлектронной системе (Не или Н2) путем линейной комбинации занятых атомных орбиталей, в которой учитывается неразличимость электронов.

Теперь, используя метод молекулярных орбиталей, составим волновую функцию молекулы водорода. Для связывающей молекулярной орбитали двух электронов (коэффициент нормирования при этом опускается) запишем функцию \ps и по тем же соображениям, что и при решении по Гейтлеру — Лондону, составим произведение

Т„,м0= [(Фд+Фв) (1)] [(Фд+Фв) (2)1

Поскольку эта двухэлектронная функция симметрична, она Должна быть, так же как и функция по Гейтлеру — Лондону, Умножена на антисимметричную спиновую функцию оА, кото-Рая, разумеется, соответствует состоянию двух электронов с противоположными спинами.

Определим, чем отличаются волновые функции молекулы водорода, рассчитанные методом МО и ВС. Для этого упростим

Строение материи

Химическая связь

89

полученное выше выражение

V= Фа(1) Фв(2)+<Ра(2) Фв(1)+Фа(1) Фа(2)+Фв(1) Фв(2)

Сравним полученную сумму с функцией, соответствующей методу ВС:

ТН2вс = Фа(1)Фв(2) + Фа(2)Фв(1)

Мы видим, что в этих уравнениях первые два члена одинаковы, однако в методе МО появляются два дополнительных члена. Член фА(1)фА(2) дает вероятность того, что оба электрона находятся вблизи ядра А, а фв (1)фв (2) — вероятность, что оба электрона находятся у ядра В. Эти члены отвечают в ходе приближенных расчетов за ионное состояние, которое схематически можно записать так:

[НА:]-НВ+ и НА+[НВ:Г

При подходе Гейтлера — Лондона такие состояния не рассматриваются. Расчет методом МО дает лучшее согласие с экспериментом, если «ионные члены» подставить в функцию МО с «весом» меньше 1.

Т = ФА(1) Фв(2)+Фа(2) Фв(1) + 0,2 [Фа(1) Фа(2)+<рв(1) Фв(2)1

6.3.

Из дальнейшего будет легко понять, почему гипотетическая молекула Не2 значительно менее устойчива, чем молекула Н2. В последней имеются два связывающих электрона, а в гипотетической молекуле Не2 кроме двух связывающих имеются и два разрыхляющих электрона. С молекулярными орбиталями двухатомных молекул, образованных следующими элементами периодической системы, мы познакомимся позднее.

Молекулы с преимущественно ковалентными связями

Чтобы убедиться в больших возможностях квантовомехани-ческих методов, рассмотрим молекулы более сложного состава и строения, а также соединения с некоторыми особыми свойствами. При этом надо всегда помнить, что многие свойства веществ вообще становятся понятными лишь на основе представлений квантовой механики (например, валентный угол, магнитные свойства кислорода).

Прежде всего воспользуемся методом валентных связей (ВС), иначе говоря, когда связь образуется парой электронов, а затем познакомимся с несколькими примерами применения метода молекулярных орбиталей (МО) в неорганической химии.

6.3.1.

Валентность, валентный угол. Гибридизация

Попытаемся присоединением атома водорода получить из молекулы Н2 молекулу Н3. В Н2 спины антипараллельны, в атоме водорода спин может принимать любое из двух возможных значений

Н-Н и ABC

f + t 12 3

ж 4При перестановке электронов 2<->3 получится следующая структура:

Н-Н

t t

Однако этому состоянию, как мы видели, соответствует антисимметричная функция, т. е. состояние является неустойчивым, и ядра атомов отталкиваются друг от друга. При перестановке электронов с симметричным спином 1- 3 также получается антисимметричная волновая функция

Фа(1)Фс(3)-Фа(3)Фс(1)

г. е. и в этом случае происходит отталкивание ядер. (Этот вывод, впрочем, верен только для сравнительно больших расстояний.) Итак, мы видели, что молекула Н3 неустойчива, так как в молекуле Н2 химическая связь насыщена. В этом смысле водород обладает валентностью 1. Таким же образом можно показать, что молекулы НеН и Не2 также неустойчивы, так как в атоме гелия в основном состоянии Is2 спины электронов антипараллельны. Это верно также и для остальных инертных газов, валентность которых равна нулю. В настоящее время получены соединения инертных газов, однако характер связи в этих соединениях является предметом дискуссии.

Вообще, понятие «валентность» можно без всяких оговорок применять только к ковалентным, или, как иногда говорят, «го-Таблица А.8. Валентность элементов первых периодов

1

1

2

СН4

Валентность основного состояния простейшие соединения с водородом

Характеристики

ВН3

NH,

О О

(ВеЩ

он„

90

Строение материи

Химическая связь

91

меополярным

страница 29
< 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
kubica 6700 dx
Jacques Lemans UEFA U-29C
новогодние елки 2017
короба для такси от производителя

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
(04.12.2016)