Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 1. АТОМНЫЕ И МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОРБИТАЛИАтомы образуют молекулы за счет дележа электронов, и такое разделение двух электронов между двумя атомами рассматривается как образование химической связи. При этом между двумя атомами могут быть поделены одна, две или три электронные пары (в классической теории валентностей это соответствует простой, двойной и тройной связям). Чтобы осмысленно обсуждать электроны в молекулах, сначала нужно вспомнить некоторые качественные идеи об электронном строении атомов. Атом водорода состоит из ядра (протона), с которым связан электрон. Точное положение электрона определить нельзя, можно лишь определить вероятность нахождения электрона в любой заданной точке пространства. Для основного состояния атома водорода распределение этой вероятности вокруг ядра симметрично, и можно нарисовать сферическую граничную поверхность, внутри которой вероятность найти электрон составляет, например, 95%. Электрон имеет фиксированную энергию и определенное пространственное распределение, называемое орбиталью. В атоме гелия с ядром связаны два электрона, которые имеют точно одинаковое пространственное распределение и вследствие этого точно одинаковую энергию (т.е. они занимают одну и ту же орбиталь), но различаются по спину (принцип запрета Паули). Общее правило гласит: электроны, связанные с атомными ядрами, занимают орбитали с фиксированной энергией и определенным пространственным распределением, и на каждой орбитали может находиться максимально только два электрона с антипараллельными спинами. В физике явления, характеризующиеся периодичностью, часто связывают с волновым уравнением; в теории атома соответствующее уравнение называют уравнением Шрёдингера. Волновое уравнение имеет дискретные решения; в одномерном случае для частицы в ящике с непроницаемыми стенками эти решения можно представить так, как изображено на рис. 1.1. Переход от решения
Рис. 1.1. В трехмерном случае уравнение определяет энергию В атоме водорода низшей по энергии является атомная
Рис. 1.2. Первые пять решений
Рис. 1.3. чем В атомах электроны занимают атомные орбитали с определенной энергией и пространственным распределением. В молекулах электроны занимают аналогичные молекулярные орбитали, которые охватывают всю молекулу. Простейшей молекулой является водород; его можно рассматривать как состоящий из двух раздельных протонов и двух электронов. В водороде имеются две молекулярные орбитали, которые можно представить так, как показано на рис. 1.3. Орбиталь более низкой энергии характеризуется тем, что наивысшая электронная плотность находится между двумя ядрами, и качественно ее можно описать как два ядра, удерживающиеся около друг друга электронами (подобно джему в сэндвиче). Связывающая молекулярная орбиталь имеет более низкую энергию, чем атомная
Рис. 1.4. Связывающие и разрыхляющие орбитали молекулы водорода. Обычно оба электрона в молекуле водорода занимают связывающую молекулярную орбиталь и их спины антипараллельны (т.е. принцип Паули применим не только к атомам, но и к молекулам). Если молекулярный водород облучить светом далекой ультрафиолетовой области, то молекула может поглотить свет и один из двух электронов будет промотироваться на разрыхляющую орбиталь ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРАМаррел Дж., Кеттл С., Теддер Дж. Химическая связь-М.: Мир, 1980.
|
1 |
Оглавление
|