химический каталог




Химическая связь

Автор Дж.Маррел, С.Кеттл, Дж.Теддер

25-орбитали и трех 2р-орбиталей, удовлетворяющие этому свойству. Такие комбинации называются гибридными орбиталями, в нашем конкретном случае — sp*-гибридами.

Волновые функции для 5р3-гибрпдов были приведены в выражении (8.23). Этот конкретный набор функций соответствует выбору координатных осей, показанному на рис. 8.2. Общий вид волновой функции для 5р3-гибрида, согласно формуле (8.28), следующий:

4> = (2s+ л/3" • 2р)/2, (13.32)

где 2р — любая нормированная комбинация трех 2р-орбиталей. Волновые функции для других важных гибридных комбинаций s- и р-орбиталей приведены в (8.26) и (8.27).

Видно, что концепция гибридизации необходима в методе валентных схем в том случае, если требуется представить молекулу одной структурой валентных связей. Так, волновую функцию СН4 можно описать как

^7hi^?h2 ^7h3 ?h4 (13.33)

где ypi ... \j?4 —четыре 5р3-гибрида, задаваемые формулами (8.23), h\ ... h4 — четыре ls-орбитали атомов водорода, а дуги указывают на спаривание электронов на этих орбиталях. Про такую функцию говорят, что в ней имеется спаривание орбитали с орбиталью hi, гр2 с h2 и т. д., причем каждое спаривание описывается функцией Гайтлера — Лондона типа (13.28), а полная волновая функция получается аитиспмметрнзацией указанного выражения. Без учета гибридизации можно построить функции типа

* QL ! 2fTxh2 2p^h3 2р>4 (13.34)

однако потребовалось бы скомбинировать много таких схем спаривания в полной волновой функции (2sh2 и т. д.), чтобы четыре связи были эквивалентны.

Возможно, в этом месте стоит напомнить читателю, что гибридизация не имеет большого значения в методе молекулярных орбиталей. Как было показано в разд. 8.3, схему гибридизации можно получить из анализа волновых функций молекулярных орбиталей, однако использование гибридных орбиталей в качестве базиса ЛКАО для молекулярных орбиталей дает мало выигрыша по сравнению с самими атомными орбиталями, если только не имеется в виду провести грубые приближения в секу-лярном уравнении путем пренебрежения многими иедиагональ-ными гамильтониановскими интегралами.

13.3. Теория резонанса и канонические структуры

Имеется много молекул и ионов, которые нельзя описать одной валентной структурой, указывающей простые и кратные связи. Так, если в уксусной кислоте две связи углерод — кислород имеют разные длины и это можно понять на основе одной валентной структуры

/1,24 А СН3 - С

\\,43 А

о-н

то в ионе уксусной кислоты две связи углерод — кислород имеют равную длину, и отрицательный заряд поделен поровну между двумя атомами кислорода. Ясно, что «классическая» структура а не дает правильной картины, и необходимо либо принять «ие-классическую» структуру б, либо развить какую-нибудь альтернативную символику

о

СНз-СС- сп3-с-. 1/2

а

Ранее уже было показано, что уточненную волновую функцию метода валентных схем можно получить, комбинируя волновые функции разных валентных структур, как это сделано в (13.27). Это смешивание структур называют резонансом. Термин берет свое начало в математическом формализме, аналогичном описанию классических систем, находящихся в резонансе (например, связанных маятников). Полинг и Уэланд развили наглядную теорию, назвав ее теорией резонанса, нашедшую широкое применение для описания свойств молекул и их реакций, особенно в области органической химии. В настоящее время теория резонанса уступает место новой символике, символике качественной теории молекулярных орбиталей. Однако пройдет еще много лет, если вообще когда-либо это случится, прежде чем теория резонанса полностью исчезнет из литературы. Поэтому дадим здесь ее краткое описание.

В теории резонанса считается, что ацетат-ион есть резонансный гибрид двух классических или канонических структур. Каноническая структура представляет собой валентную структуру, удовлетворяющую законам классической теории валентности. Резонанс структур изображается следующим образом:

М /О"

СНэ-С^ « ? СНз-СЧо

Двусторонняя стрелка есть специальный символ, означающий, что ион нельзя корректно описать любой из двух структур, но только обеими одновременно. К сожалению, термин «резонанс» предполагает, что имеются осцилляции между двумя структурами. Необходимо подчеркнуть, что это не так. Мул — это гибрид, результат скрещивания лошади и осла. Это не лошадь в данный момент времени и осел — в другой, а нечто, чьи свойства всегда промежуточны между свойствами лошади и осла.

Наряду с символикой для описания молекул, которые нельзя адекватно представить одной классической структурой, в теории резонанса было введено понятие энергии резонанса. Если взять волновую функцию, представляющую собой линейную комбинацию более чем одной структуры, то, применяя вариационный принцип, получим состояние, энергия которого равна или ниже энергии самой низкой по энергии структуры, входящей в линейную комбинацию. Это понижение энергии при смешивании структур называется энергией резонанса.

Можно ввести набор правил, в случае выполнения которых возникает резонанс между двумя классическими структура

страница 107
< 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

Скачать книгу "Химическая связь" (3.31Mb)


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

 

 

Реклама
Купить коттедж в Усово с охраной
подарочные сертификаты спортивных магазинов
установка сцен москва
трезвый водитеьл

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
(16.12.2017)