Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Харгиттаи И. -> "Симметрия глазами химика" -> 39

Симметрия глазами химика - Харгиттаи И.

Харгиттаи И., Харгиттаи М. Симметрия глазами химика — М.: Мир, 1989. — 496 c.
ISBN 5-03-000276-6
Скачать (прямая ссылка): xagita.djvu
Предыдущая << 1 .. 33 34 35 36 37 38 < 39 > 40 41 42 43 44 45 .. 140 >> Следующая

Было отмечено, что в довольно длинных рядах различных сульфонов XS02Y расстояния О - О постоянно находились вблизи величины 2,48A [58]. В то же время изменение длины связи S=0 составляло до 0.05A, а угол 0=S=0 менялся вплоть до 5° в зависимости от природы заместителей X и Y. График v рис. 3-49 иллюстрирует эту особенность.
Геометрические изм<" представить
1 %
\
Рис. 3-32. а-тетраэдран, 1 синтезирован (?); (СН)а [27]; г-додекаэ^с-
эяду этих сульфонов можно наглядно эазом (рис. 3-50,д): два атома кислорода тырех вершин тетраэдра, предоставив кность двигаться вдоль биссектриссы лигандов X и Y [59]. t2S04 или (НО) S02(OH), имеются чея в вершинах практически правиль-атома серы (рис. 3-50,6). Наиболь->яниями 0---0 составляет только OSO достигает 20° и длины двух друга до 0,15A [60].
Молекулі.і. и\ форма и іеометрнческос строение
141
?0=S=0 1*1
119 1-—1-1-1-1-1_I_
1,40 1,42 1,44 /-(5=01, А
Рис. 3-49.
Две эмпирические зависимости, касающиеся геометрии фрагмента 802 в молекулах сульфонов Х802У [58].
Одна из них-это линейная корреляция между длиной связи г(8=0) и валентным углом (ОвО):. 1_ = — 147,7г + 331,7(а = 0,6°). Другая зависимость использует наблюдающееся в этом ряду постоянство расстояния О О, равного 2,484 А (а = 0,004 А): 1_ = 2ыЫг\ (2,484/2г).
В старых учебниках сульфаты щелочных металлов обычно изображались следующей структурной формулой:
N0—О ,0
/ ч
N0-0 0
Однако затем было установлено, что группа 504 в этих молекулах имеет форму почти правильного тетраэдра (см., например, [61]). Атомы металла оказались расположенными на осях, перпендикулярных ребрам тетраэдра Б04, сообщая структуре бициклический характер, как показано на рис. 3-50,в. Таким образом, имеется значительная аналогия между строением сульфата и тетрафторалюмината, КА1Р4; она состоит в том, что обе молекулы состоят из точно установленного и достаточно жесткого тетраэдрического ядра, вокруг которого атомы щелочных металлов распределены относительно неопределенным способом.
/7 v>
\\ ^ м Рис. 3-50.
¦ч^, / а - конфигурация молекул сульфонов, Х802У;
---О б - конфигурация молекулы серной кислоты; в-
конфигурация молекул сульфатов щелочных металлов, М2804.
3.7.5. Модель отталкивания электронных пар валентной оболочки (ОЭПВО)
В предыдущих разделах были рассмотрены многочисленные примеры молекул с различным строением. Весь этот материал имеет современное экспериментальное и/или теоретическое обоснование. Однако нам хотелось бы знать не только каково строение той или иной молекулы и какова ее симметрия, но и почему осуществляется определенная структура с определенной симметрией.
Перед химиками уже давно была поставлена задача научиться экспериментально находить форму и размеры молекул, а также уметь теоретически рассчитать эти характеристики. В настоящее время кванто-
Молекулы, и\ форма и геомеїричиское строение
і 43
вая химия достигла такого уровня, что она в состоянии установить строение по крайней мере относительно простых молекул, основываясь лишь на знании атомного состава и не используя никакие опытные данные. Такие расчеты называют неэмпирическими (ab initio). Первичным результатом таких расчетов являются волновые функции и значения энергий, которые по аналогии с экспериментом можно назвать «исходными измерениями». В то же время у нас имеется большое желание найти простое объяснение строению той или иной молекулы, как, например, это делает метод локализованных химических связей, оказавшийся для химиков столь полезным. Таким образом, нам необходим мост, который связывал бы измерения и расчеты, с одной стороны, и простые качественные представления - с другой.
Такие модели были созданы, и они хорошо отвечали поставленной цели. Эти модели могут объяснить, например, почему молекула метана является правильным тетраэдром (Td), а молекула аммиака пирамидальна (С3„); почему молекула воды изогнута, а молекула тетрафторида ксенона является плоским квадратом (Z)4fc) и т. д. Важно также понимать, почему внешне сходные молекулы, подобно OPF3 и OClF3, имеют столь разное строение. Первая обладает симметрией СЪк, а вторая -Cs, как показано на рис. 3-51.
В данном разделе мы рассмотрим ряд простейших молекул общей формулы АХ„ в рамках одной из таких полезных и эффективных качественных моделей. Атом А находится в центре, а Х-это заместители и необязательно, что все они одинаковы. Все качественные модели обычно упрощают реальную картину, выделяя из многих существующих и взаимосвязанных факторов только несколько или просто один, главный. Мерой успеха подобных качественных моделей является их способность создать согласованную систему правил для интерпретации отдельных структур, а также структурных изменений в рядах сходных молекул; однако еще важнее, чтобы такие модели могли правильно предсказывать строение молекул, которые еще не изучены, а возможно еще и не синтезированы.
Одна из простейших моделей базируется на следующем постулате [62]; геометрия молекулы зависит от отталкивания между валентными электронными парами центрального атома. Валентная оболочка является внешней частью электронного облака, окружающего атомные ядра,
Предыдущая << 1 .. 33 34 35 36 37 38 < 39 > 40 41 42 43 44 45 .. 140 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed