химический каталог




Органическая химия

Автор А.М.Ким

я атомных орбиталей -молекулярные орбитали») (Р. Малликен, Э. Хюккель и др.).

Существует, однако, другой метод приближенного решения уравнения Шредингера для молекул — это метод валентных связей (ВС) (В. Гейтлер, Ф. Лондон, Л. Полинг, Д. Слейтер и др.):

,=Xi(1)-Xj(2)+z,(2)-X2(I), (18)

43

где: х\ 0) — атомная орбиталь электрона 1 в поле первого ядра (своего),

Х2(2) — атомная орбиталь электрона 2 в поле второго ядра (своего),

Х\ (2)— атомная орбиталь электрона 2 в поле соседнего ядра, X 2 (О — атомная орбиталь электрона 1 в поле соседнего ядра.

В методе ВС «полагают, что каждая молекула составлена из атомов, и для объяснения электронного строения молекулы применяют атомные орбитали составляющих ее атомов» [4, с. 83]. Иными словами, электроны в молекуле описываются неизменными атомными орбиталями, причем соседние атомы в силу неразличимости электронов осуществляют обмен электронами между ядрами. Истинное строение молекулы представляется суперпозицией, наложением, линейной комбинацией различных вариантов расположения электронов между ядрами атомов.

В методе МО «рассматривают каждую молекулу как самостоятельное целое, а не как простую совокупность атомов» [4, с. 83]. То есть электроны в молекуле описываются совершенно новыми молекулярными орбиталями.

Каждый из методов обладает своими достоинствами и недостатками. Мы вернемся к ним далее в соответствующий момент. Отметим, что метод ВС математически более сложен и менее удобен для вычисления молекулярных характеристик. Лидирующее положение метода МО в настоящее время несомненно.

Не касаясь математического решения уравнения Шредингера для иона Н® (см. по этому вопросу [2, 4, 5, 6]), попробуем оценить характер Е и ip для иона Н®:

Потенциальная энергия иона Н® складывается из энергии отталкивания ядер Н?«Н| и энергий притяжения ; электрона к ядрам А и В: Hf *- е и Нв *? е:

рН® _ pAB + с-А. , рВе = 1 i 3— (19)

где: Епот — потенциальная энергия, q — заряд ядра, электрона, г — расстояние между зарядами. Полная энергия системы равна сумме потенциальной и кинетической энергий:

Е = Еиа1 + Ешя, (20)

где: Е — полная энергия системы,

Earn — кинетическая энергия.

Из теоремы вириала [4], известной в квантовой механике, следует: .

Для элементарного заряда электрона и гАв = 0,106 нм

gЈ получены: 2

Е&, = - — = -2623,4 кДж/моль,

FAB ? гА< ? рВ & ПОТ tfinoi ^ С П1

ЯЙ. =" \Е%, = 1311,7 кДж/моль, =-1311,7 кДж/моль,3163,1 кДж/моль,

н- + н'

©

= 1581,5 кДж/моль,

А В

'АВ

?н? =Е"1 +EU =-1581,5 кДж/моль.

Следовательно, разница полных энергий Н® и Н" составит = ЈHf _ Еи- = _2б9,8 кДж/моль.

Из этого следует очень важный вывод о том, что образование молекулы приводит к уменьшению энергии системы, как и предполагалось выше.

Такое уменьшение энергии возможно из-за появления в уравнении (19) члена Е^,, то есть в ионе Hf электрон должен находиться в поле действия обоих ядер. Попробуем уточнить: где все-таки?

Возможны два варианта:

Н

Н?

—.МО* н® н

АО

Вариант I. Силы /Ае и /в« нейтрализуют силу отталкивания и способствуют образованию молекулы.

Вариант II. Сила / в, способствует дополнительному отталкиванию и препятствует образованию молекулы.

Таким образом, наша оценка характера Е игр для иона Hf дала следующие результаты:

1. Образование иона Hf приводит к уменьшению энергии системы на величину порядка 270 кДж/моль.

2. Образование молекулы благоприятно при расположении электрона в области между ядрами, когда он одновременно находится в поле действия обоих ядер. Иными словами, молекулярная орбиталь отличается по размерам, форме и другим характеристикам от исходных атомных орбиталей и охватывает пространство обоих ядер. Это связывающая молекулярная орбиталь. Если электрон находится в основном вне пространства между ядрами, то общая энергия системы больше энергии исходных атомов, это разрыхляющая молекулярная орбиталь.

Теперь сравним образование иона Hf и молекулы Hi (рис. 1.3).

В ионе Н2 один электрон на МОсвя понижает энергию на 270 кДж/моль, а в молекуле Н2 два электрона на МОс,,3

46 мос,

Рис. 1.3. Схема образования молекулярных орбиталей в Н® и Н2: М0СВяз —связывающая МО, MO*pa3p — разрыхляющая МО

понижают энергию на 452 кДж/моль, а не на 540 кДж/моль, как можно было бы ожидать.

Разница между ожидаемым и реальным понижением энергии системы связана с потерями на межэлектронное отталкивание и электронную корреляцию, характерные для многоэлектронных систем.

Главными отличительными чертами химической связи являются:

1. Понижение полной энергии многоатомной системы по сравнению с энергией изолированных атомов или атомных фрагментов, из которых она образована.

2. Существенное перераспределение электронной плотности в области химической связи по сравнению с простым наложением электронных плотностей несвязанных атомов или атомных фрагментов, сближенных на расстояние связи, и, как результат, образование новых типов орбиталей — молекулярных орбиталей. Этот критерий отделяет химические связи от межмолекуля

страница 13
< 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

Скачать книгу "Органическая химия" (17.23Mb)


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

 

 

Реклама
hatters концерт москва
вентилятор для гироскутера
водитель такси без аренды
hi end акустика

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
(22.10.2017)