Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Леше А. -> "Физика молекул" -> 35

Физика молекул - Леше А.

Леше А. Физика молекул — М.: Мир, 1987. — 232 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikamolekul1987.djvu
Предыдущая << 1 .. 29 30 31 32 33 34 < 35 > 36 37 38 39 40 41 .. 75 >> Следующая


Uab = --^--^(I (4.5)

Таким образом, на равновесных расстояниях гав энергия связи лишь в малой степени (примерно 8 % при т= 12) определяется

Рис. 4.2. Энергетические соотношения в двухатомной молекуле.

1 — энергия отталкивания; 2 — расстояние до ядра; 3 — энергия притяжения; 4 — равновесное расстояние гАд; 5 — полная энергия.

членом, учитывающим отталкивание. Это позволяет считать, что деформация ионов при образовании молекулы еще невелика. Поэтому радиусы ионов в простых молекулах могут определяться экспериментально по измерению расстояния между ионами.

Рассмотрим некоторые энергетические соотношения при образовании ионов. Для отрыва электрона при образовании катиона всегда необходимо затратить энергию, называемую энергией ионизации. Анионы образуются при присоединении электронов к еще не заполненным оболочкам. Так как экранизация
Теория химической связи

107

Таблица 4.2. Ионизационный потенциал в электронвольтах

(энергия, необходимая для отрыва от оболочки одного электрона)

+ 8,29 2 P
+ 9,82 +25,17 2 s
+ 5,39 + 18,22 +37,93
+ 13,59 +24,58 +75,63 + 153,9 Is
H He Li Be В

+ 5,99 3 P
+ 7,64 + 18,83
+ 5,14 + 15,01 +28,46 3 s
+21,56 +47,30 +80,15 + 120,0 2 P
Ne Na Mg Al

+ 6,12 + 6,68 4s
+ 4,34 + 11,89 + 12,89
+24,77 3 і
+ 15,76 +31,81 3 р
Ar К Ca Sc

+4,18 + 5,69 + 11,02 + 6,60 + 12,41 +20,52 5s
+ 14,00 4 р
Kr Rb Sr Y

Таблица 4.3 Сродство к электрону при образовании оболочек инертных газов (эВ)

О: -6,81 Н: +0,77

S: —3,45 F: +3,62

Se: -4,21 Cl: +3,79

Br: + 3,56 I: +3,29
заряда ядра электронами этой оболочки является не полной, то при введении первого избыточного электрона может быть получен выигрыш энергии. Этот случай имеет место при образовании ионов F-, Cl-, Br-, I-, т. е. ионов галогенов. Образование многозарядных ионов, например, О2-, S2- и др., требует, однако, затраты энергии. Энергию, выделяющуюся при образовании отрицательных ионов, называют сродством к электрону: для галогенов эта величина положительна, для других элементов — отрицательна').

Ионизационный потенциал и сродство к электрону зависят от заданного состояния электрона и потому различны для каждого электрона, отрываемого или присоединяемого (табл. 4.2, 4.3). Это позволяет целенаправленно получать требуемые валентности путем дозировки подводимой энергии. Особенно много энергии необходимо затратить при ионизации атомов с заполненными оболочками. Энергия ионизации может быть определена по данным спектроскопических измерений или с помощью бомбардировки электронами. В принципе сродство к электрону может быть определено аналогичным образом. Однако в большинстве случаев оно определяется косвенным путем.

4.2.2. Циклический процесс Борна — Габера.

Баланс энергии

По определению энергией связи является энергия, которую необходимо сообщить молекуле, чтобы разделить ее на составные части. Этими частями могут быть ионы при гетерополярных связях и нейтральные атомы при гомеополярных связях (см. ниже).

Непосредственное экспериментальное измерение энергии связи не всегда возможно, так как после разделения составляющие тут же образуют другие комплексы (два атома H молекулы H2O образуют молекулу H2 и т. п.). Поэтому необходимо проанализировать баланс энергии для всех возможных превращений. Таким анализом является впервые введенный Борном и Габером в 1919 г. циклический процесс. Мы продемонстрируем это на примере системы натрий — фтор (рис. 4.3).

При нормальных условиях натрий находится в твердой фазе (т), а фтор — в газообразной (г). При соединении одного моля Na и половины моля F2 выделяется некоторое количество тепла Q и возникает твердый NaF. Проследим за этим процессом в направлении, указанном стрелкой. Можно считать, что системе

*) s3to определение в литературе не однозначно Часто вводят обратные знаки. Здесь мы считаем энергию, выделяющуюся при образовании ионов, положительной.
Теория химической связи

109

сообщается тепло —Q:

Na(T)+ 1/2F2 (г) = NaF(T) + Q. (4.6а)

Этот процесс можно разделить нй три этапа. При этом сначала получают атомарный (а) натрий и фтор путем сообщения системе энергий сублимации (S) и диссоциации (D). Затем эти составляющие ионизуются за счет энергии ионизации (I) и сродства к электрону (Л), после чего ионы образуют твердый NaF. Попутно

Hdfc

, +5+2)

¦&fe)=S>№

M+FTa)

ФА

Рис. 4.3* Пример циклического процесса Борна — 'Q Габера:

(т — твердое состояние, г — газообразное, а — ато- NaF(ff))<===i NciN-F'

марное). -^NaF

освобождается энтальпия связи ЯМаf. Сказанное выражается следующими формулами:

Na (т) + S + 1/2F2 (г) + 1/2D = Na (a) + F (а), (4.66)

Na(a) + / + F(a) + Л = Na+ + F", (4.6в)

Na+ + F- = NaF (т) + HxaF- (4.6г)

Здесь должно выполняться равенство

— Q = — //NaF -)-5-1- 1/2D 1 А, (4.7)

или

HNaF = Q + S+ll2D + I + A.

Определяя по отдельности значения величин (Q = = 5,694-105 Дж-моль-1, S = 1,089-IO5 Дж-моль-1, D = = 1,532-105 Дж-моль-1, / = 5,0242-105 Дж-моль-1, Л = = -3,4960-105 Дж-моль-1), найдем для нашего примера //NaF — 9,0771 • IO5 Дж-моль-1. Энергия, приходящаяся на отдельную молекулу (Na = 6,022-IO23 моль-1), оказывается равной 9,41 эВ.
Предыдущая << 1 .. 29 30 31 32 33 34 < 35 > 36 37 38 39 40 41 .. 75 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed