химический каталог




Химическая связь

Автор Дж.Маррел, С.Кеттл, Дж.Теддер

Орбитали помечены дополнительными индексами g или и, которые аналогично индексам о, я и т. д. определяют их общие характеристики. Орбитали, помеченные индексом g, симметричны относительно инверсии в центре молекулы. Это значит, что в декартовых координатах, определенных относительно центра молекулы, значения волновой функции в точках х, у, z и —х, —у, —z совпадают. Орбитали, помеченные индексом и, антисимметричны, т. е. волновые функции в этих точках имеют противоположные знаки. Более подробно смысл обозначений будет рассмотрен при обсуждении симметрии в гл. 7. Наконец, введем целое число,

Контуры приведены лишь для одного квадранта в плоскости хя. Относительные знаки для всех квадрантов показаны слева. Положение одного из ядер покаяано стрелкой.

Рис. 5 9. Разности между электронными плотностями для \og- и ^-состояний системы и электронной плотностью, со ответствующей электрону, поровну распределенному между двумя ls-орбиталями атома водорода.

Значения этих разностей приведены вдоль линии, соединяющей ядра. Расстояние между

ядрами равно 2а0.

нумерующее состояния в порядке увеличения их энергий. Оно имеет определенное сходство с главным квантовым числом для атомных орбиталей.

На рис. 5.1 приведена впивая потенциальной энергии основного состояния системы Н_+. Интересно сравнить ее с классической электростатической энергией протона и атома водорода. Если протон находится вне электронного облака атома водорода, энергия электростатического взаимодействия равна нулю. По мере его проникновения в глубь электронной оболочки возникает отталкивание, обусловленное тем, что ядерно-ядерное отталкивание возрастает быстрее, чем ядерно-электронное притяжение. Это может служить подтверждением того, что энергия связи обусловлена перестройкой электронов при сближении двух ядер.

На рис. 5.9 приведена разность между электронной плотностью основного состояния Н^и электронной плотностью, со* ответствующей электрону, равнораспределенному между двумя водородными ls-орбиталями. Этот рисунок иллюстрирует изменение электронной плотности при образовании химической связи. Видно, что электрон смещается в область между двумя ядрами. Это та область, где на электрон воздействует наибольшее притяжение со стороны ядер. Уменьшение потенциальной энергии электронов отчасти компенсируется увеличением их кинетической энергии, но в целом именно потенциальная энергия является доминирующей, и поэтому полная энергия понижается.

В действительности существует общая теорема, справедливая как в классической, так и в квантовой механике и называемая теоремой вириала, из которой следует, что для частиц, взаимодействующих посредством кулоновских сил, полная энергия составляет половину потенциальной энергии. Таким образом, если при образовании химической связи потенциальная энергия понижается, то и полная энергия также понижается.

Низшая по энергии молекулярная орбиталь системы Н* по очевидным причинам называется связывающей орбиталью. Следующее состояние \ои имеет энергию, превышающую энергию разобщенных атомов и и иона Н+. Такую орбиталь называют разрыхляющей. Эти термины будут широко применяться во всем дальнейшем изложении. На рис. 5.9 показана также разность электронных плотностей для разрыхляющей орбитали. Видно, что в этом состоянии электроны удалены из области между ядрами, поэтому причина отталкивания ядер очевидна.

Молекулярные орбитали всех двухатомных молекул имеют общий вид, даваемый выражением (5.24). Кроме того, это выражение также применимо и для линейных многоатомных молекул, таких, как диоксид углерода или ацетилен, поскольку в рамках ССП-приближения эффективный потенциал, действующий на электрон в таких молекулах, не зависит от угла ф. Для двухатомных молекул с одинаковыми ядрами (гомоядерных молекул) орбитали могут быть также помечены дополнительно индексами g или и.

В гл. 4 было показано, как можно понять электронную структуру основных состояний атомов, используя боровскую процедуру заполнения орбиталей. В ней электроны последовательно приписывают наинизшей допустимой орбитали при учете требований, налагаемых принципом Паули, в соответствии с которым каждая орбиталь может содержать максимум два электрона. Той же процедуре можно следовать и в случае молекул. Однако чтобы сделать это, необходимо знать порядок расположения молекулярных орбиталей по энергиям. Этот порядок можно установить или на основе эксперимента, или путем расчетов. Методы расчета будут рассмотрены в следующей главе, а сейчас стоит остановиться на экспериментальных методах, поскольку это позволит выявить наиболее общие свойства молекулярных волновых функций, выходящие за рамки любых модельных представлений, принятых для их расчета.

5.4. Фотоэлектронная спектроскопия и теорема

Купманса

Как уже было показано в разд. 4.2, потенциал ионизации атома является важной характеристикой, определяющей способность элемента проявлять металлические свойства. В равной мере эта характеристика важна и для молекул» поскольку она служит мерой способности мо

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

Скачать книгу "Химическая связь" (3.31Mb)


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

 

 

Реклама
кресло ch 808
Фирма Ренессанс: уличная лестница из металла - качественно, оперативно, надежно!

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
(01.05.2017)