химический каталог




Химическая связь

Автор Дж.Маррел, С.Кеттл, Дж.Теддер

томных молекул, образованных атомами элементов первого периода. Станет ясно, что существует большое сходство между способом описания электронной структуры атомов от Li до F на основе схемы энергий атомных орбиталей и принципа заполнения и способом описания структуры молекул от Li2 до F2 на основе схемы энергий молекулярных орбиталей и того же принципа заполнения.

Молекулы Li2, Ве2, В2, С2, N2, 02 и F2 сильно различаются по своим свойствам. Так, N2 представляет собой очень стабильную молекулу. Ее энергия диссоциации D0 = 942 кДж-моль-1, что превышает энергию диссоциации любой другой двухатомной молекулы, за исключением СО. Молекула Li2 сравнительно нестабильна (Do = 107 кДж-моль-1) и была обнаружена только в виде 1%-ной примеси в парах металла при температуре его кипения. Молекула Ве2 вообще никогда не была обнаружена даже как неустойчивое образование.

Названные молекулы отличаются также по своим магнитным свойствам. Молекулы В2 и 02 парамагнитны, т. е. они втягиваются в магнитное поле, в то время как остальные молекулы диамагнитны, т. е. они выталкиваются из магнитного поля.

В дальнейшем будет показано, что это обусловлено тем, что не все спины электронов в парамагнитных молекулах спарены.

Традиционные структурные формулы для двухатомных молекул азота, кислорода и фтора имеют вид N==N, 0=0 и F—F* Такие формулы согласуются с нормальными валентностями 3, 2, 1 для атомов азота, кислорода и фтора соответственно и ка-чествено описывают относительные силы связей в этих молекулах. Однако эти формулы не отражают ни того, что молекула Ог парамагнитна, а две другие диамагнитны, ни тех фактов, например, что ионизация 02 приводит к упрочению химической связи, в то время как ионизация N2 приводит к более слабой связи. Как будет видно, все эти факты легко объясняются на основе метода молекулярных орбиталей.

Принцип заполнения, уже упоминавшийся ранее, был введен Бором для объяснения структуры периодической таблицы элементов; он изложен в гл. 4. В том виде, в котором этот принцип будет нужен для объяснения строения молекул, его можно сформулировать следующим образом. Наинизшее по энергии состояние молекулы получается, если поместить электроны один за другим на наинизшие доступные молекулярные орбитали при условии соблюдения принципа Паули, состоящего в том, что на каждой орбитали не может находиться более двух электронов (которые должны иметь противоположные спины).

Чтобы продемонстрировать применение принципа заполнения, рассмотрим прежде всего системы Н2, Н2, Не2 и Не2. Ранее уже было показано, что наинизшие молекулярные орбитали Hj в порядке увеличения их энергии обозначаются \оё и \ои и

что в минимальном базисе модели ЛКАО их волновые функции даются комбинацией двух атомных ls-орбиталей [уравнения (6.18) и (6.19) соответственно]. Эти же функции будут также наинизшими по энергии молекулярными орбиталями Н2.

Поскольку в основном состоянии Не оба электрона находятся на ls-орбитали, то минимальный базис молекулярных ЛКАОорбиталей для Не* и Не2 будет тоже иметь вид, даваемый уравнениями (6.18) и (6.19). Однако волновая функция ls-орбитали ф уже не будет определяться выражением (6.3). С хорошей сте* пенью точности ее можно аппроксимировать функцией (6.20) с должным образом выбранным значением k. Из табл. 3.2 видно, что значение &(?) для Не2 равно 1,6875.

Применяя принцип заполнения к четырем системам Hi, Н2,

Не2 и Не2, получим конфигурации их основных состояний, которые приведены в табл. 6.1. В разд. 5.3 было отмечено, что lcrg-орбиталь имеет более низкую энергию по сравнению с атомными ls-орбиталями, из которых она образована, и поэтому электроны на этой орбитали стабилизируют молекулу по отношению к диссоциации. 1о*?-орбиталь называется связывающей орбиталью. 1о«-орбиталь имеет более высокую энергию, чем составляющие ее ls-орбитали, поэтому она является дестабилизирующей или разрыхляющей. В табл. 6.1 приведены разности

между числом связывающих и разрыхляющих электронов.

Таблица 6.1

Свойства систем Щ, Н2> Не^ и Не2

Система

Электронная конфигурация

Число связывающих электронов — число разрыхляющих ЭЛЕКТРОЕЮВ

Равновесная Энергия длина диссоциации,

СВЯЗИ, А КДЖ'МОЛЬ

Н+

н2

Не2+ Не2

1 2 1 О

1,06 0,74 1,08

256 432 300

Из табл. 6.1 видно, что при переходе от Н? к Нг число связывающих электронов удваивается, что в свою очередь сопровождается уменьшением длины связи и увеличением энергии

диссоциации. При образовании Не? добавление еще одного электрона, заполняющего разрыхляющую орбиталь, приводит к увеличению длины связи и уменьшению энергии диссоциации. Наконец, молекула Нег, которая имела бы равное число связывающих и разрыхляющих электронов, вообще не была обнаружена в своем основном состоянии. Общее правило, хотя здесь и не приводится его строгое количественное доказательство, состоит в том, что молекулы, в которых число связывающих электронов не превышает числа разрыхляющих электронов, нестабильны. Теперь перейдем к молекулам, образованным атомами от Li до

страница 35
< 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
Снегокат KHW Snow Future
купить перечницу мельницу с подсветом
статья о курсе менеджер по туризму
земельные участки по новой риге до 30 км

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
(29.03.2017)