химический каталог




Органическая химия

Автор И.И.Грандберг

антовых чисел (табл. 3) и далее.

Наиболее важной является классификация орбиталей по типам s, р, d и т. д. Все АО s-типа (см. рис. 6) сферически симметричны, поэтому распределение заряда зависит только от радиуса. Орбитали всех других типов не имеют сферической симметрии. Например, имеются три АО р-типа, граничные поверхности которых похожи на гантели (см. рис. 7, а). Эти орбитали имеют ясно выраженную направленность, поэтому они могут быть обозначены как рх, ру, рг, где х, у и z соответствуют трем осям координат, относительно которых симметрична соответствующая р-орбиталь. Все три р-орбитали совершенно эквивалентны, за исключением их направления, и все они линейно независимы. Упрощенная форма их изображения приведена на рис. 7, б.

Существует также пять АО d-типа (см. приложение) с более сложной конфигурацией. Орбитали других типов в органических соединениях почти не встречаются.

Подразделение атомных (но не молекулярных) орбиталей на типы s, р, d и т. д. довольно четкое: не существует промежуточных гибридизованных орбиталей между s- и р-орбиталями. По этой причине целесообразно ввести обозначение типов АО с помощью квантовых чисел.

Благодаря квантовой механике была решена основная проблема стационарных состояний электрона в атоме водорода. Набор стационарных состояний определяется квантовыми числами: га, I, т, s. От различных значений этих чисел зависят симметрия и ориентация волновой функции f и ее узловые свойства (см. приложение). Выше, в табл. 3, были приведены закономерности в значениях квантовых чисел.

Главное квантовое число п определяет общий размер зарядового облака. Это означает, что число п определяет общий уровень энергии электрона.

Квантовое число I характеризует свойства симметрии АО и связано с моментом импульса движущегося электрона. Квантовое число I может иметь значения от 0 до (л - 1), т. е. I = 0 при л = 1; I = 0, 1 при п = 2; I — 0, 1, 2 при л = 3 и т. д., что соответствует типам орбиталей s, р, d и т. д. Для нас более важны геометрические характеристики орбиталей, указываемые символами s, р, d, .... чем цифровые значения I, поэтому всегда целесообразнее пользоваться первыми.

Магнитное квантовое число т указывает на количество и направление в пространстве орбиталей данной формы. Оно имеет 21 + 1 значений: от -I до +1. Так, при I = 0, т = 0 возможна только одна s-орбиталь сферической симметрии. При I = 1 т = -1, 0, +1, следовательно, возможны три р-орбитали, направленные по трем осям координат (рх, ру, рг) (см. рис. 7).

45

Спиновое квантовое число s соответствует двум возможным ориентациям магнитного момента электрона в магнитном поле: вдоль силовых линий или против. Это записывается как -1/2 и +1/2 или значками if.

Согласно принципу Паули, в атоме не может быть двух электронов с одинаковым значением всех четырех квантовых чисел, это значит, что одну и ту же АО могут занимать только два электрона с разными значениями спина (спаренные электроны с антипараллельными спинами).

В соответствии с возможными значениями квантовых чисел по мере возрастания заряда ядра электроны могут располагаться на АО со все более высокой энергией, образуя нейтральные атомы периодической системы (табл. 4). Последовательность энергий АО следующая: Is < 2s < 2р < 3s < Зр < 4s < 3d... Три 2р-орбитали (рг, ру% рг) имеют одинаковую энергию и отличаются только направлением в пространстве, поэтому они называются трижды вырожденными.

При заселении вырожденных орбиталей электроны сначала располагаются на них по одному, и только после этого происходит окончательное заполнение каждой из вырожденных орбиталей двумя электронами — правило Гунда.

Молекулярные орбитали

Точное решение волнового уравнения наталкивается на непреодолимые трудности даже при использовании компьютера; эти трудности проявляются при нахождении f даже для атомов, содержащих несколько электронов. Но задача особенно усложняется в случае молекул. Так, при попытке решить волновое уравнение для этана (8 ядер и 18 электронов) мы будем иметь 26 ? 3 = 78 независимых переменных. Решить дифференциальное уравнение с таким числом переменных крайне сложно, и поэтому всегда прибегают к приближенным методам решения волновых уравнений.

Наиболее распространенным и простым приближенным методом является модификация вариационного метода — метода линейных комбинаций, получившего название «метод линейных комбинаций атомных орбиталей», сокращенно ЛКАО.

47

Метод ЛКАО. Представим себе, что два одинаковых атома с энергией Еа находятся на расстоянии (точка Щ, рис. 8), исключающем какое-либо взаимодействие, и постепенно сближаются. Если при их сближении может образоваться устойчивая молекула (например, Н + Н —* Н2), то при достаточном сближении (точка Д2, расстояние соизмеримо с длиной связи) ядро каждого из атомов начинает притягивать электрон, принадлежащий другому атому. На кривой потенциальной энергии системы это будет характеризоваться уменьшением ее значения. При дальнейшем уменьшении R энергия будет уменьшаться до минимальной величины EmiB,

страница 16
< 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

Скачать книгу "Органическая химия" (15.9Mb)


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

 

 

Реклама
ноутбук напрокат москва
Компания Ренессанс лестница к-004м - цена ниже, качество выше!
стул zeta цена
склад для временного хранения в сао, свао, сзао москва

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
(10.12.2016)