химический каталог




Современная органическая химия. Том 1

Автор А.Л.Терней

ники редко используют численные значения азимутальных квантовых чисел. Вместо этого они значительно чаще применяют буквенные обозначения; электрон, для которого I = 0, называют s-электроном, в случае 1—1 — р-электроном, при 1=2 — d-электроном и при I ==3 — /-электроном. Например, электрон^ находящийся на втором главном квантовом уровне (га = 2) на орбитали I = 0, называется. 25-электронрм. В настоящее время волновая механика применяет вместо термина «орбита» термин «орбиталь». Ниже мы опишем некоторые свойства орбиталей без привлечения математики.

КАК ДАЛЕКО ОТ ЯДРА НАХОДИТСЯ ЭЛЕКТРОН? На старой картине атомов можно было провести линию от ядра до окружности орбиты и принять, что полученное расстояние является расстоянием до ядра. Как же мы теперь понимаем термин «расстояние до ядра», отбросив представление об электроне на орбите?

Рассмотрим зависимость г2\|з2(г). Она даст нам вероятность нахождения электрона в тонком слое толщиной dr при, данном расстоянии г от ядра. Подобные графики, называемые кривыми «радиального вероятностного распределения», показывают, где с наибольшей вероятностью можно обнаружить данный электрон. На рис. 1-2 представлены вероятностные распределения для орбиталей, представляющих наибольший интерес.

Из этих кривых видно, что для ls-орбитали область максимальной вероятности нахождения электрона находится на расстоянии 0,5 А от ядра.

2-0923

Это расстояние соответствует боровскому радиусу атома водорода, и, таким образом, модели Бора и волновой механики совпадают по крайней мере для водорода. Несмотря на то что в принципе имеется конечная вероятность нахождения электрона на бесконечном расстоянии от ядра, при удалении до 5 А эта вероятность падает до одной миллионной.

Рис. 1-2. Кривые вероятностного распределения для Is-, 2s- и 2р-орбиталей.

Можно представить себе, что кривые получены следующим образом: а) мы поворачиваем орбиту во всех направлениях вокруг ядра, чтобы устранить зависимость от направлений, и б) строим график зависимости «размазанной» электронной плотности от расстояния г до ядра. Все кривые даны в одной и той же

Если мы теперь изучим радиальное распределение для 2«-орбитали, то найдем размытый максимум на расстоянии примерно около 2,6 А от ядра. Однако около 0,4 А находится еще и другой максимум! Существование этого внутреннего максимума вероятности отражает явление, называемое «проникновением». Проникновение требует, чтобы электрон проводил около ядра

шкале. w — Г—>• <*»

больше времени, чем можно было бы предположить просто на основании главного квантового числа. Оно особенно важно для s- и р-орбиталей, так как понижает их энергию за счет приближения к ядру.

УЗЛЫ. Узлом называется место пространства, в котором любое свойство (или математическая функция) обращается в нуль. Трехмерный эквивалент узла называется узловой поверхностью. В случае атома узловая поверхность — это место пространства, где амплитуда волновой функции электрона обращается в нуль. Ядро представляет собой часть узловой поверхности для р-, d-и /-орбиталей, но не для 5-орбиталей. Сопоставляя этот факт с тем, что минимум на кривой для 2«-орбитали (рис. 1-2) соответствует узловой поверхности, мы можем определить, сколько узловых поверхностей имеет интересующая нас орбиталь. ls-Орбиталь не имеет никаких узловых поверхностей; 2я-орбиталь имеет один минимум на кривой на рис. 1-2 и соответственно одну узловую поверхность (сферической формы). 2р-Орбиталь имеет одну узловую поверхность, которая включает ядро; эта узловая поверхность плоская и называется узловой плоскостью.

КАКОВЫ ФОРМЫ АТОМНЫХОРБИТАЛЕЙ? Когда электрод рассматривают в свете теории вероятности, имеет смысл, хотя это и не совсем точно, описывать электрон как «облако», размытое по поверхности. Мы уже подробно рассмотрели распределение электронной плотности этих облаков относительно ядра, а теперь рассмотрим их форму.

s-Орбиталь обладает сферической симметрией относительно ядра; ls-и 2в-орбитали нарисованы (в виде облаков) на рис. 1-3. Эти облака заключают области пространства, в которых электрон проводит 95% времени.

Ь 2S

Рис. 1-3. Сравнение Is- и 2«-орбиталей.

х

Для 2р-энергетического уровня т может принимать значения —1, О и -f-1- В изолированном атоме каждой из образующихся 2 р-орбиталей отвечает одна и та же энергия (говорят, что они вырождены), но они отличаются по своей ориентации в пространстве. Их обычно обозначают 2pxt 2ру и 2рг. Формы и ориентация 2р-орбиталей представлены на рис. 1-4.

Рис. 1-4. Три 2р-орбитали. Узловая плоскость для рх-орбитали заштрихована.

Узловая плоскость для любой из этих р-орбиталей содержит две оси» не входящие в эту орбиталь. Например, узловая плоскость для рж-орбитали содержит оси у и z. Иа рис. 1-4 эта плоскость заштрихована.

СКОЛЬКО ОРБИТАЛЕЙ СУЩЕСТВУЕТ В АТОМЕ ВОДОРОДА? Для того чтобы предсказать общее число орбиталей, соответствующих определенной величине главного квантового числа, мы можем воспользоваться рис. 1-1. Например, когда п = 3, I может принимать значения, равные 0, 1 и 2; это состояние обозначают 3s (п =3, I = 0), Зр (п =3, I = 1)! и 3d (п = з[ I = 2). При п = 3, I = 0, т может равняться только нулю, поэтому существует только одна Зз-орбиталь. В случае п =3, I = 1, т может принимать значения —1, 0 и +1, давая три Зр-орбитали. Если п = 3 и / = 2 т может быть —2, —1, 0, -f-1 и +2, давая в общем пять Зй-орбиталей. Таким образом, на главном уровне п = 3 находится всего 1 + 3 + 5 =9 орбита л ей.

Однако сколько этих орбиталей действительно существует в атоме водорода? Все! Орбитали, как и стенные шкафы, не перестают существовать даже тогда, когда они не заполнены. Отличие орбитали от шкафа состоит в том, что орбита ль может содержать максимум два электрона. Таким образом, водород имеет одну наполовину заполненную орбиталь (Is) и бесконечное множество свободных. Все орбитали, рассматривавшиеся до сих пор, называют «водородоподобными орбиталями», так как их расчеты основаны на взаимодействии одного электрона с одним протоном. Поскольку до сих пор мы не можем рассчитывать орбитальные характеристики для большинства элементов, мы рассматриваем их как водородоподобные орбитали.

ЭЛЕКТРОННЫЕ КОНФИГУРАЦИИ ЭЛЕМЕНТОВ В ОСНОВНОМ СОСТОЯНИИ. Правила отнесения квантовых чисел, которые мы рассмотрели, позволяют суммировать «типы» электронов, которые могут находиться в отдельном атоме, при условии, что мы знаем, какие из орбиталей заполнены, а какие не заполнены. При определении электронной конфигурации элементов в основном состоянии (состоянии с наименьшей энергией) мы используем «принцип надстройки», т. е. заполнения доступных орбиталей в соответствии с их потенциальной энергией, причем в первую очередь орбиталей с наименьшей энергией. При заполнении вырожденных орбиталей (орбиталей, имеющих одинаковую потенциальную энергию) мы размещаем по одному электрону на каждой из вырожденных орбиталей (с одинаковым спином!); на вырожденной орбитали нельзя разместить два электрона до тех пор, пока каждая не получит как минимум одного. Этот порядо

страница 6
< 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

Скачать книгу "Современная органическая химия. Том 1" (20.8Mb)


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

 

 

Реклама
smart balance оптом
складстол.ру
Чайные пары Сабина Красная лента
дачи по рижскому направлению

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
(28.03.2017)