химический каталог




Химическая связь

Автор Дж.Маррел, С.Кеттл, Дж.Теддер

нные выше гибридные 5р3-орби-тали в качестве базиса при обсуждении химической связи в таких молекулах.

Ароматические или этиленовые углеводороды представляют собой плоские молекулы, для которых углы между связями составляют примерно 120°. Таким углам при атоме углерода соответствует базис гибридных $р2-функцищ Эти гибриды имеют х/ъ

У

Рис. 8.4. Оси, использованные для гибридных ?/?2-орбиталей атома углерода [определяемых формулами (8.26)] и представляющих собой подходящий базис для описания химической связи в алкенах или производных бензола.

ось х перпендикулярна плоскости рисунка.

5-плотности и 2/з р-плотности, их волновые функции соответственно имеют общий вид

д/4 -2s + д/| -2р, (8.25)

причем максимальная ахмплитуда гибрида ориентирована в направлении положительной доли р-орбитали. Нетрудно найти явные выражения $р2-гибридов через ориентированные вдоль координатных осей р-орбитали. Например, для осей, приведенных на рис. 8.4, волновые функции 5р2-гибридов имеют вид

^2 = [25 + V2" (-~~ 'ZPy-J- 2р,)]/Уз\ *а = [25 - V2" (^f ? 2ру + 1 • 2р,)]/V3".

(8.26)

Заметим, что 2р*-орбиталь, нуль которой расположен в плоскости молекулы, не вносит вклада в эти гибриды.

Для линейных молекул (например, ацетилена) в базис обычно включают sp-гибриды, волновые функции которых имеют

вид (предполагается, что ось z совпадает с молекулярной межъядерной осью) _

ih = (2s + 2pj/V2, ^2 = (25-2р2)/л/2.

Выше были рассмотрены часто упоминающиеся в химической литературе орбитали, которые можно было бы назвать целыми гибридами spn, но это не значит, что нельзя определить нецелые гибриды. Они полезны в случаях, когда углы между связями не равны точно 180, 120, или 109°. Таким образом, общий вид волновой функции для 5рп-гибрида, где п — целое или нецелое, есть

^ = (2$ + Л/~п~ • 2р)(1 + п)~ч\ (8.28)

Даже для молекулы типа ацетилена применение целых гибридов при обсуждении химической связи не оправдано качественно, так как нет причин полагать, что гибрид, «наилучший» для построения связи СН, будет иметь то же отношение s: р, что и гибрид для описания тройной углерод-углеродной связи. Расчеты по методу молекулярных орбиталей показывают, что 2р2-орбиталь углерода вносит больший, чем 25-орбиталь, вклад при образовании СН-связей, но меньший, чем 2$-орбиталь, вклад при образовании С—С-связей в этой молекуле.

Проведенное обсуждение гибридных орбиталей было ограничено соединениями углерода, так как именно здесь эта концепцня нашла наибольшее применение в химии. Обобщение на другие атомы и на другие орбитали не требует какого-либо расширения первоначальных представлений. Для набора из одной s-и трех р-орбиталей можно построить максимум четыре линейно независимые функции и, следовательно, четыре гибридные орбитали. Если атом имеет более четырех направленных связей, как, например, атом серы в молекуле SF6, то в гибридный базис следует включить наряду с 5- и р-орбиталями также и rf-орбитали. Функции 5, рх, ру, рг, dz и dx,_ дают шесть независимых и

эквивалентных орбиталей, направленных к вершинам октаэдра. Такие орбитали называют sp3d2'-гибридами.

Можно построить стандартные комбинации и для других правильных геометрических фигур, таких, как трнгональная бнпи-рамида (соответствующие гибридизации sp3d или spd3). Однако интерес к этой области существенно уменьшился в последние годы поскольку доминирующая роль в теории химической связи перешла от метода валентных схем к методу молекулярных орбиталей, и описание связи на основе представлений о гибридизации вне химии углерода встречается все реже.

Исключение составляет качественный подход к описанию гео^ метрии молекул, впервые предложенный Седжвиком и Пауэл-лом в 1940 г. и впоследствии значительно расширенный Найхол-мом и Гиллеспи. Он будет рассмотрен в следующем разделе.

8.4. Отталкивание электронных пар: геометрия молекул на основе подхода Седжвика — Пауэлла

При описании молекулы СН4 на основе эквивалентных орбиталей восемь валентных электронов имеют пространственные волновые функции 6i—64, определяемые уравнениями (8.20), причем каждой пространственной функции соответствуют электроны со спинами а и р. В широком смысле можно говорить о том, что на каждой эквивалентной орбитали находятся по два электрона, которые называют локализованными на связях электронными парами.

Электронную энергию молекулы можно разделить на четыре вклада: кинетическая энергия электронов, притяжение электронов к ядру, отталкивание между ядрами и электрон-электронное отталкивание. Были проведены неэмпирические расчеты молекулы СН4, которые позволяют определить значения этих величин. Они приведены в табл. 8.2. Из данных таблицы следует, что хотя энергия притяжения электронов к ядру дает наибольший вклад, все величины важны и намного превышают энергию диссоциации связи СН, составляющую 0,16?н.

В любой модели, в которой электроны помещают на определенные орбитали, будь то молекулярные орбитали или эквивалентные орбитали, можно произвести дальнейшее подразделение этих энергий. В частности

страница 66
< 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
учеба автокада
прозрачная копилка
norstone design esse
Фирма Ренессанс наша лестница мытищи - всегда надежно, оперативно и качественно!

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
(07.12.2016)