химический каталог




Химическая связь

Автор Дж.Маррел, С.Кеттл, Дж.Теддер

концепций метода валентных схем. В методе молекулярных орбиталей она не играет столь большой роли, однако уже на этом этапе ее рассмотрение, по-видимому, оправданно.

В развитой Льюисом теории считается, что ковалентная связь обусловлена обобществлением электронов атомами, так что каждый атом комплектует стабильный октет электронов При переносе этой идеи в квантовую механику ковалентную связь ассоциировали с перекрыванием двух атомных орбиталей, содержащих каждая по одному электрону, и спариванием спи* нов (одного а и другого р) двух электронов.

В молекулах типа СН4, имеющих четыре эквивалентные ко-валентные связи, существует очевидная трудность с применением для их описания картины атомных орбиталей, связанная с тем, что хотя на атоме углерода имеются четыре валентные орбитали (2s, 2рх, 2ру, 2р2), перекрывающиеся с орбиталями атомов водорода, эти орбитали не принадлежат одному и тому же типу. Чтобы разрешить эту трудность, была введена концепция гибридизации: орбитали, участвующие в образовании кова-лентных связей, не обязательно представляют собой атомные орбитали, но могут быть гибридными (или смешанными) атомными орбиталями.

Из четырех валентных атомных орбиталей атома углерода можно образовать четыре эквивалентные гибридные орбитали Их волновые функции имеют вид ~ {2s -} 2рх + 2ру + 2Рг), Ъ = ± (2s ~ 2Рх + 2ру ~ 2рг),

(8.23)

^ = {(25-2^-2^ + 2^).

Заметим, что для каждой из этих гибридных орбиталей отношение 5- и р-плотностей одно и то же. Плотности определяются квадратами коэффициентов при атомных орбиталях, входящих в данную волновую функцию. Так, имеет !Д5_ПЛОТНости и по '/4 на каждую из трех р-орбиталей, так что суммарная р-плот-ность равна 3/4. Такое состояние будем называть 5р3-гибридом, применяя общее обозначение spn для гибрида, в котором отношение р- и 5-плотностей равно п : \.

Контурная диаграмма для одного из 5р3-гибрпдов приведена на рис. 8.3. Видно, что она имеет ярко выраженную пространственную направленность, причем направление наибольшей

амплитуды то же, что и для положительной доли результирующей р-орбитали в ее волновой функции. Например, комбинация

2рх + 2р + 2pz

(8.24)

представляет собой 2р-орбиталь, имеющую ту же форму, что и составляющие ее компоненты, причем ее положительная доля направлена к точке с декартовыми координатами (1, 1, 1). Таким образом, функция ipi, приведенная в выражении (8.23), представляет собой гибрид, максимальная плотность которого ориентирована в указанном выше направлении. Аналогичные аргументы применимы к каждой из четырех гибридных орбита-лей (8.23), откутда можно сделать заключение, что эти орбитали ориентированы в направлении четырех вершин тетраэдра.

Связь между гибридными атомными орбиталями и теорией молекулярных орбиталей можно установить, сравнивая функции (8.23) и (8.20). С хорошей степенью точности эквивалентные орбитали (8.20) представляют собой линейные комбинации одной из 5р3-гибридных орбиталей атома углерода и орбитали атома водорода, в направлении которой она ориентирована. Отношение s : р не равно в точности 1 : 3, так как в теории молекулярных орбиталей s- и р-орбитали в разной степени участвуют в образовании связывающих молекулярных орбиталей. Из рассмотрения волновых функций молекулярных орбиталей (8.17) видно, что 25-орбиталь вносит несколько больший вклад в связывающие орбитали, чем 2р-орбмталь. Для разрыхляющих орбиталей имел бы место обратный случай.

В неэмпирическом методе молекулярных орбиталей будут получены одни и те же конечные результаты вне зависимости от того, взяты ли в качестве базиса гибридные орбитали или атомные орбитали, поскольку гибридные орбитали сами являются линейными комбинациями атомных орбиталей. В приближенных или полуэмнирпческих вариантах метода молекулярных орбита-лей расчет на основе указанных двух базисов может привести к различным результатам, если в процессе расчета отброшены некоторые из интегралов перекрывания или гамильтониановских интегралов. Если взять в качестве базиса при расчетах молекулы СН4 гибридные ?р3-орбитали и орбитали h{ — /г4, приведенные на рис. 8.2, и затем пренебречь всеми членами, связывающими гибридную функцию с орбиталями атомов водорода, направленными в другую от нее сторону, например если пренебречь связью функции ф], описываемой выражением (8.23), с функциями h2, h$ и то результирующие волновые функции будут представлять собой локализованные на связях орбитали, приближенно описывающие точные локализованные эквивалент-ные орбитали. Такие функции гораздо легче рассчитать, чем точные, и они оказываются очень полезными для качественного описания химической связи в больших молекулах.

Главная особенность гибридных орбиталей — их максимальная амплитуда в одном пространственном направлении, поэтому они идеально подходят для обсуждения химической связи в молекулах, где особенно важно исследование углов между связями. Так, в парафиновых углеводородах валентные углы при атоме углерода расположены тетраэдрически (равны 109°). Поэтому естественно взять описа

страница 65
< 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
сумки в хабаровске
часы деревянные настольные
Газовые котлы Chaffoteaux PIGMA EVO SYSTEM 25 CF
купить крышку для контейнеры для отходов 0,75 м3

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)