Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Фролов В.В. -> "Химия" -> 28

Химия - Фролов В.В.

Фролов В.В. Химия: Учеб. пособие — М.: Высш. шк., 1986. — 543 c.
Скачать (прямая ссылка): chem_up_dlya_msv.pdf
Предыдущая << 1 .. 22 23 24 25 26 27 < 28 > 29 30 31 32 33 34 .. 211 >> Следующая

70

Рис. 30. Силы притяжения и отталкивания при сближении двух атомов водорода
кул сохранились многие положения теории Льюиса, дополненные, естественно, новыми данными по строению атомов. Значительный вклад в учение о химической связи внесли советские ученые Я. К. Сыркин и М. Е. Дяткина.
Возникновение и особенности ковалентной неполярной связи рассмотрим на примере строения самой простой молекулы — молекулы водорода. При сближении
двух атомов водорода между ними возникают силы отталкивания одноименных зарядов и силы притяжения разноименных зарядов ядер и электронов. Схематически эти силы представлены на рис. 30. Суммируя энергии сил притяжения и сил отталкивания в зависимости от расстояния между центрами ядер, можно построить график «потенциальной ямы», характеризующий устойчивость данной системы.
Суммарная кривая, приведенная на рис. 31, имеет ярко выраженный минимум, ордината которого характеризует энергию связи Еса, а абсцисса — равновесное межъядерное расстояние или длину связи г0. Напоминаем, что в графиках подобных функций уменьшение расстояния /у свидетельствует об увеличении энергии связи. Помимо электрических сил при расчете необходимо учитывать и взаимодействие магнитных спиновых моментов, которые существен

ЦЮВнм




1 * ............8гХЖ'4.......
щ
0,01ч- мм
Рис. 31. «Потенциальная яма» при образовании молекул водорода:
/ ~ энергия притяжения; 2 — энергия отталкивания; 3 — результирующий крива я
Рис. 32. Образование молекулы водорода при сближении атомов с а нт и п а р а л л ел ь н ы м и с п и и а м и
71
но влияют в зависимости от того, одинаковы или различны их знаки. На рис. 32 показано сближение атомов водорода, ограниченных орбиталями Ь1 сферической формы с радиусом 0,053 нм, и образование молекулы водорода (при условии антипараллельных спинов у обоих электронов с межъядерным расстоянием
0,074 нм, что свидетельствует о перекрывании орбиталей. Зона перекрывания орбиталей является местом наиболее вероятного пребывания электронов и Находится между обоими ядрами. Это соответствует образованию электронной пары по Льюису.
Метод молекулярных орбиталей (МО) сводится к рассмотрению состояния двух или нескольких электронов относительно двух или более ядер, так как он предполагает, что молекула есть система с обобщенными электронами и ядрами. Расчет подобных систем ведется по уравнению Шредингера с соответствующими допущениями, так как точное решение, как известно (с. 41), можно получить лишь для атома водорода.
В результате исследования таких систем получаются два решения для волновой функции (Ф+25 и ф-г-25) и, следовательно, для энергии системы:
1) молекулярная орбиталь, при которой потенциальная энергия системы уменьшается по сравнению со свободными атомами, а система становится более устойчивой, — связывающая орбиталь;
2) молекулярная орбиталь, при которой потенциальная энергия системы растет по сравнению со свободными атомами, делая систему неустойчивой,— разрыхляющая, или разрушающая, орбиталь.
Энергетическая диаграмма, демонстрирующая данное решение, представлена на рис. 33.
При решении задачи для более сложных молекул может появиться еще один вид орбиталей — несвязывающие, т. е. они сами не образуют связей, но и не влияют на уже образовавшиеся связи.
С точки зрения волновой механики, молекулярная орбиталь (МО) представляет собой часть пространства, вероятность пребывания электронов в которой равна наперед заданной величине.
Молекулярные орбитали, симметричные относительно оси, соединяющей центры атомов, носят название а-орбиталей. сг-МО, полученные за счет перекрытия атомных «-орбита-лей, обозначаются о.,.
Форма связывающих и разрыхляющих молекул орбиталей показана на рис. 34 в сопоставлении с перекрытием атомных орбиталей. Так как число электронов на од-Рис. 33. Энергетическая диаграмма ной орбитали атома, согласно прин-образования молекулы водорода ципц Паули, не может быть более
рнАтомная орбиталь
Молеку- ] Атомная
лярная орбиталь
МО

72

0 ^
"Vі
, I........А 0 І
л
Г"'""1--* и N и
двух, то и на молекулярной АО связывающие МО
орбитали их тоже не может быть больше двух. Заполнение электронами молекулярных ор-биталей в молекуле водорода происходит следующим образом: объединяющиеся в молекулу два атома водорода имеют всего 2 электрона, которые и заполняют наиболее вероятно оТ-молекулярная орбиталь. Заполненная орбиталь обозначается (аГ)2: верхний индекс — число электронов на МО.
Если рассмотреть вероятность образования молекулы из двух атомов Не 1в2, то окажется, что это невозможно, так как 4 электрона из двух атомов гелия заполняют и связывающую и разрыхляющую орбитали и энергия связи в молекуле равна нулю:
(оГ)2(аГр)2.
Число связей п в молекуле можно определить по формуле (число электронов на МОС0) (число электронов на МОразр)
А 0 разрыхляющие МО
Рис. 34. Связывающие и разрыхляющие молекулярные 0-орбитали
Подставив в эту формулу данные для рассмотренного процесса образования молекулы Не2, получим, что число связей п в этом случае равно 0.
Предыдущая << 1 .. 22 23 24 25 26 27 < 28 > 29 30 31 32 33 34 .. 211 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed