химический каталог




Органическая химия. Часть 1

Автор О.А.Реутов, А.Л.Курц, К.П.Бутин

нциала.

14.2. РАЗМЕРЫ АТОМНЫХ ОРБИТАЛЕЙ

Скорость многих реакций органических соединений зависит от того, насколько эффективно взаимодействуют, т. е. перекрываются, молекулярные орбитали реагентов. Объемистые группы (например, грег-бутильная) препятствуют сближению реа-! тентов, снижают степень взаимодействия орбиталей (иногда до нуля) и поэтому затрудняют реакцию. Для оценки стеричес-ких эффектов необходимо иметь представление о том, каковы . размеры орбиталей и насколько далеко они распространяются .от ядра, Поскольку молекулярные орбитали получаются из атомных орбиталей (разд. 1.5), размеры атомных орбиталей . играют решающую роль. Размеры атомных орбиталей определяют и то, что мы называем «размерами атома».

Каковы, например, размеры атома водорода в его основном электронном, состоянии? Можно рассуждать так: поскольку при. .удалении от, ядра орбиталь спадает экспоненциально, атом бесконечно велик, так как амплитуда волновой функции (орбитали) достигает нуля лишь в пределе бесконечного расстояния, от ядра. .Эта точка зрения принципиально правильна, но вряд ли приемлема для химии.

20

Н

Другая точка зрения состоит в том, чтобы считать за размер атома радиус, на котором наиболее вероятно найти электрон. Наиболее вероятным радиусом, при котором будет найден электрон, для ls-орбитали является радиус Бора ао=0,53 А (53 пм). Радиус наибольшей вероятности в случае 2$-орбита-ли водорода имеет величину 2,76А (276 пм). Таким образом, с увеличением энергии атома, т. е. при возбуждении, его размеры увеличиваются. По мере увеличения атемного номера (Z) элемента орбитали «поджимаются» к ядру и наиболее вероятный радиус будет равен 53 пм/Z, где Z —заряд ядра.

Не Li . Be В С N О F Ne

Атом

Наиболее верог ятныя радиус

Ц-орбиталк (А) 0,53 0,26 0,18 0,13 0,11 0,088 0,076 0,066 0,059 0,053

Таким образом, ls-орбиталь атома углерода в 6 раз меньше ls-орбитали атома водорода.

1.4.3 СТРОЕНИЕ МНОГОЭЛЕКТРОННЫХ АТОМОВ

Для всех других атомов, кроме водорода, уравнение Шредингера исключительно сложно, так как все электроны взаимодействуют друг с другом, что необходимо учесть. Даже для гелия нельзя дать аналитическое выражение для орбиталей и приходится прибегать к численным решениям с помощью ЭВМ (получают так называемые орбитали самосогласованного поля). Однако чтобы понять электронную структуру сложных атомов, достаточно, воспользоваться значительно более простым качественным методом, который основан на орбиталях, уже найденных для атома водорода.

Основное состояние атома водорода имеет электронную конфигурацию* Is, т. е. единственный электрон занимает ls-орбиталь. У гелия два электрона. Если взять ядро атома гелия (Z=2) и сначала добавить к нему один электрон, то этот электрон займет ls-орбиталь, которая будет отличаться от ls-орбитали атома водорода лишь меньшими размерами, т. е. меньшей диффузностью, так как больший ядерный заряд притягивает электрон ближе к ядру (наиболее вероятный радиус Не+ равен a0/Z=O,53/2=0,26 А). Если затем добавить второй электрон, то получится нейтральный атом Не, энергия которого будет наименьшей в том случае, когда второй электрон займет также ls-орбиталь. Результирующей электронной конфигурацией будет Is2 (два электрона на ls-орбитали). Такое описание строения атома Не Является неточным, поскольку наличие второго электрона искажает орбиталь первого, и наоборот. Электроны взаимодействуют друг с другом, их распределение ке не будет сферически симметричным, а полная энергия ато-на уже не равна сумме энергий двух электронов, по отдельно-|'ети занимающих ls-орбиталь. Тем не менее если притяжение 1* ядру преобладает над электрон-электронным взаимодействи-|«м, искажение орбиталей не будет очень большим. Таким об-? р/азом, можно считать, что атом гелия имеет конфигурацию 5lss, в которой два электрона находятся на водородоподобной j, ls-орбитали, «поджатой» к ядру из-за большего его заряда. |Д Чтобы отличить друг от друга два электрона на ls-орбита-ЛИ, необходимо еще одно квантовое число s, которое называ-i ется спином. Спин связан с угловым моментом электрона, вра-' щающегося вокруг собственной оси. Детальный анализ спина электрона носит достаточно утонченный характер, но конечный результат прост: для электрона возможно лишь одно значение s=l/2. Спин, а точнее спиновый угловой момент, — это такое же собственное свойство электрона, как его масса или заряд; ' 'это фиксированное свойство, характеристика частицы. Спин каждого электрона в точности один и тот же, он не может ни увеличиваться, ни уменьшаться. Единственное различие между двумя электронами на ls-орбитали заключается в различной iориентации спинового углового момента. Величина углового момента относительно оси z составляет msh, где ms равно или + 1/2 (a-спин), или —1/2 (р-спин). Таким образом, из двух электронов на ls-орбитали один имеет a-спин, а другой — р-спин, т. е. спины этих электронов антипараллельны или, по-другому, спарены.

В атоме лития первые два электрона занима

страница 9
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

Скачать книгу "Органическая химия. Часть 1" (12.07Mb)


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

 

 

Реклама
цветы ирис 51
Рекомендуем фирму Ренесанс - лестница наружная на второй этаж - качественно, оперативно, надежно!
кресло 808
кладовка ру москва

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
(11.12.2016)