химический каталог




Органическая химия

Автор И.И.Грандберг

ых молекулах. Взаимное же отталкивание двух электронов часто очень сильно искажает сформулированные выше положения.

5. Электронные конфигурации простейших двухатомных молекул

Используя высказанные выше положения о схемах образования МО, сравнительно легко можно перейти к описанию электронного строения простых двухатомных молекул.

При образовании молекулы водорода Н + Н = Н2 оба электрона находятся на связывающей аи молекулярной орбитали и конфигурация запи612 сывается так: (о1а)2 (индекс 2 означает, что орбиталь а1в заселена двумя электронами). Молекула, естественно, устойчива.

Легко понять, что электронная конфигурация молекулы гелия Не2 будет иметь вид (o"ls)2(o"*e)2. В этом случае и связывающая (ст1в), и разрыхляющая (a*s) орбитали заселены дважды. Выше (см. с. 602) уже было сказано, что разрыхляющая орбиталь (при S > 0) больше «разрыхляет», чем связывающая «связывает»; отсюда ясно, что молекула Не2 должна быть неустойчивой. В более тяжелых атомах внутренние оболочки обычно полностью заполнены и действие связывающих МО в них полностью компенсируется действием соответствующих разрыхляющих молекулярных орбиталей. В таких случаях с целью упрощения часто заменяют обозначение (Gia)2(au)2 символом КК. Такое же упрощение допустимо и для других полностью заполненных оболочек, например IX. Образование молекулы Li2 изображается следующим образом:

Litls^a1] + ЬЦЬ^з1] * Ы2[КК{о2й)2]

Аналогично:

Na[ls22s22p63s1] + Na[ls22s22pe3s1] *? Ш2[КК LL{a3a)2)

F[ls22s22p5] + F[ls22s22p5] >

—* F2[tf*:или, применяя сокращенные обозначения:

?2[КК(га)2(уа)2(ха)2(ит)Нип)4]

В молекуле F2 связывающее действие МО (о"2я)2 [или (го)2] нейтрализуется разрыхляющим действием (о2я)2 [или (уст)2]. То же относится к МО (я2р )2 и (л2рг)2 [или (шя)4], осуществляющим связывание, и к МО (я^р )2 и (п2рг)2 [или (ия)4]. осуществляющим разрыхление. Следовательно, реальное связывание без компенсации разрыхлением осуществляется лишь одной двухэлектронной МО (o2pi)2 — такая связь называется простой связью. Остальные 12 электронов валентной оболочки не принимают участия в образовании связи. Рассмотрим теперь, каким образом осуществляется связь в молекуле азота:

N[ls22s22p3] + N[ls22s22p3] > N21КК(га)Цуа)2(хо)2{ит)*]

или Ы2[М(а2<)2(о2*я)2(2^)2(я2л)2(я2й)2]

Из этой схемы конфигурации видно, что связь осуществляется тремя связывающими электронными МО (два электрона а-типа и две пары электронов я-типа) — такую связь называют тройной связью.

Рассмотрим несколько более подробно с этих позиций молекулу кислорода:

О [ls22s22p*] + 0[ls22s22p4] > Q2[KK{za)2(ya)2{xa)4wK)HvTi)2)

Из этой схемы и из рис. 19 видно, что связывание осуществляется двумя электронами о~2рг-орбитали и двумя электронами вырожденных я^-и rc2pj-орбиталей. Связывающее же действие еще двух электронов этих (шя) орбиталей нейтрализуется действием двух разрыхляющих электро613

нов я|й- и л-орбиталей.. Таким образом, связывание осуществляется двумя парами электронов (двойная связь).

На вырожденных я^- и я^-орбиталях (сокращенное обозначение ия) могут разместиться всего четыре электрона. Однако их только два, поэтому, согласно правилу Гувда, они должны разместиться по одному на каждой из вырожденных орбиталей; так как при этом они имеют параллельные спины, то молекула кислорода находится в так называемом триплетном состоянии (два неспаренных электрона с параллельными спинами)1.

6. Метод свободного электрона

Построение молекулярных орбиталей для двухатомных молекул обычно не представляет серьезных трудностей. Однако при переходе к даже сравнительно простым органическим соединениям возникают осложнения, связанные со значительным увеличением числа атомов в молекуле. Принятым упрощением является отдельное рассмотрение л-электронной системы, особенно для сопряженных структур. Электронная структура полиенов — наиболее разработанная область полуэмпирической теории молекулярных орбиталей.

Для получения правильных волновых функций линейных сопряженных полиенов можно с успехом использовать так называемый метод свободного электрона (волновая функция частицы в одномерном ящике). Предположим, что я-электроны движутся в ящике длиной о, которая

1 Если в молекуле два неспаренных электрона имеют антипараллельные спины, то такая электронная конфигурация называется синглетной.

614

I

I

?

равна длине сопряженной молекулы, с каждого конца увеличенной на 1/2 длины связи. Для гексатриена СН2=СН—СН=СН—СН=СН2 а равно семи длинам связей. Волновые функции такой системы описываются формулой

Ч* = sin (ппх/а),

где п — 0, 1, 2, 3...; х — расстояние, на которое перемещается электрон при движении вдоль ящика.

Рассмотрим значения Ч* при изменении величин п и х. При л = О sin (Опх/а) также равен нулю и не является волновой функцией. Следовательно, самая низкая по энергии волновая функция Ч^ должна иметь п — 1. В этом случае в интервале изменения х от 0 до а функция sin (lnx/a) от 0 доходит до 1 при х = а/2 и снова уменьшается до О, следовательно, х?1 не имеет узл

страница 173
< 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
профнастил для забора боровичи
Установка иммобилайзеров SOBR
сломался брелок от сигнализации шерхан
купить летнюю душевую кабину на дачу недорого

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
(06.12.2016)