Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


“еори€ √ейтлера Ц Ћондона. ћетод валентных св€зей (ћ¬—)




¬ 1927 году ¬.√ейтлер и ‘.Ћондон произвели приближенный расчет молекулы водорода. ¬начале они рассмотрели систему из двух атомов водорода, наход€щихс€ на большом рассто€нии друг от друга и выразили зависимость волновой функции рассматриваемой системы от координат. ƒалее они предположили, что найденна€ зависимость сохран€етс€ и при сближении атомов водорода. ¬ результате они получили уравнени€, позвол€ющие найти зависимость потенциальной энергии системы, состо€щей из двух атомов водорода, от рассто€ни€ r между €драми этих атомов. ќказалось, что при совпадающем направлении спинов сближение атомов приводит к непрерывному возрастанию энергии системы, т.е. св€зь не образуетс€. ѕри противоположно направленных спинах сближение атомов до некоторого рассто€ни€ r0 приводит к снижению энергии системы. ѕри r = r0 система обладает минимальной потенциальной энергией, т. е. находитс€ в самом устойчивом состо€нии Ц образуетс€ св€зь. ƒальнейшее сближение атомов приводит к возрастанию энергии. “аким образом, lcв соответствует длине св€зи, а выдел€юща€с€ при этом энерги€ (≈св Ц энергии св€зи. ѕолученные расчетные значени€ оказались близки к экспериментально найденным величинам. ƒл€ молекулы водорода энерги€ св€зи составл€ет 430,9 кƒж/моль, а длина св€зи 0,74Å, что совпадает с экспериментальными данными.

 

 

 


–ис 1.√рафик изменени€ энергии системы, образующейс€ при сближении двух атомов водорода

 

ѕоскольку длина св€зи меньше суммы радиусов двух атомов водорода (0,53Ј2=1,06Å). Ёто позвол€ет сделать вывод, что при возникновении ковалентной св€зи происходит перекрывании электронных облаков с образованием молекул€рного электронного облака, сопровождающеес€ уменьшением энергии.

 

 
 

 


ћеханизм образовани€ св€зей. —огласно методу ¬— химическую св€зь образуют два электрона с противоположными спинами (св€зь двухцентрова€ и двухэлектронна€). Ќапример, образование молекулы F2 по методу ¬— представл€етс€ следующим образом:

 ажда€ пара атомов в молекуле удерживаетс€ при помощи одной или нескольких электронных пар, образующихс€ за счет двух электронов, которые до образовани€ св€зи принадлежали разным атомам. ¬ случае образовани€ нескольких электронных пар возникают кратные св€зи. Ќапример, в молекуле азота осуществл€етс€ трехкратна€ св€зь NºN, каждый атом приобретает устойчивую восьмиэлектронную оболочку.

¬озможен и другой механизм образовани€ ковалентной св€зи за счет неподеленных электронных пар одного атома ј (донора) и свободных орбиталей другого ¬ (акцептора):

“ака€ св€зь называетс€ донорно-акцепторной и отличаетс€ от обычной ковалентной св€зи только происхождением электронной пары.

„исло общих электронных пар, св€зывающих атом данного элемента с другими атомами (число образуемых атомом ковалентных св€зей), называетс€ ковалентностью элемента в данном соединении. Ќапример, в молекулах —Ќ4 и —ќ2 ковалентность углерода равна четырем, водорода Ц единице, а кислорода Ц двум.

—в€зь образуетс€ путем перекрывани€ электронных облаков взаимодействующих атомов (длина св€зи меньше суммы радиусов взаимодействующих атомов). „ем в большей степени перекрываютс€

взаимодействующие электронные облака, тем прочнее ковалентна€ св€зь

 овалентна€ св€зь насыщаема и направлена.

Ќасыщаемость св€зи - полное использование валентных возможностей атома.  оличество св€зей, которое может образовать атом (его ковалентность), определ€етс€ количеством неспаренных электронов в основном и возбужденном состо€ни€х атома.  овалентность может быть повышена также за счет образовани€ дополнительных донорно-акцепторных св€зей. Ќапример, в молекуле —ќ количество св€зей равно трем: две св€зи образуютс€ за счет объединени€ неспаренных р-электронов углерода и кислорода, а треть€ Ц за счет неподеленной электронной пары кислорода (донор) и свободной квантовой €чейки углерода (акцептор).

¬алентные возможности атомов. Ќормальное и возбужденное состо€ни€. (см. главу Ђѕериодический закон и периодическа€ система ƒ.».ћенделееваї)

Ќаправленность св€зи. ѕоскольку перекрывающиес€ облака определенным образом направлены в пространстве, возникающа€ химическа€ св€зь имеет направленный характер. –азличают s-, p- и d - св€зи.

s - св€зи получаютс€ в результате взаимного перекрывани€ орбиталей вдоль линии, соедин€ющей центры атомов.

p-св€зи возникают при перекрывании орбиталей в направлении, перпендикул€рном линии св€зи.

d-св€зи возникают при перекрывании всех четырех лепестков d-орбиталей в параллельных плоскост€х (рис. 2):


 

 

 

–ис. 2 —хема перекрывани€ орбиталей при образовании s-, p-, d-св€зей

 

“аким образом, s-орбитали образуют только s-св€зи; р-орбитали s- и p ‑св€зи; а dЦорбитали Ц s-, p- и d-св€зи. Ёти св€зи различаютс€ по энергии:

s-св€зи> ≈p-св€зи> ≈d-св€зи

»так, согласно методу ¬— ковалентна€ химическа€ св€зь Ц двуцентрова€, двухэлектронна€, локализованна€, направленна€ и насыщенна€.

√еометри€ и свойства молекул, образующихс€ из нормального состо€ни€ атомов

ћолекулы типа ј2: H2, O2, N2 линейные, непол€рные.  ратность св€зи равна 1,2,3 соответственно.

ќни образуютс€ двум€ одинаковыми атомами, между которыми могут возникать:

- одна одинарна€ σ- св€зь, за счет перекрывани€ двух s-(молекулы Ќ2) или двух р- орбталей (молекулы Cl2),

- двукратна€ св€зь Ц одна σ- и одна π- св€зи (молекулы ќ2),

- трехкратна€ - одна σ- и две π- св€зи (молекулы N2).

 

 

 
 

 

 


–ис.3 ‘ормы молекул: а Ц линейна€ (ј2, ј¬); б Ц углова€ (ј¬2); в Ц пирамидальна€ (ј¬3)

 

ћолекулы типа ј¬: HF, HCl, HBr, HI линейные, пол€рные.

—войства св€зей в молекулах типа ј¬

—войство св€зи HF HCl HBr HI
ƒлина, Å 0,92 1,27 1,41 1,61
Ёнерги€, кƒж/моль 565,7 431,6   298,3
ѕол€рность, ƒ 1,91 1,03 0,79 0,42

 

ћолекулы типа ј2¬: H2O, H2S, H2Se, H2Te, H2Po угловые (α ≥ 90˚), пол€рные.

Ќа рисунке 4 представлена схема образовани€ молекулы Ќ2“е Ц два р-облака теллура перекрываютс€ s Ц орбитал€ми двух атомов водорода:

–ис.4 —хема образовани€ св€зей в молекуле Ќ2

¬ р€ду: H2O, H2S, H2Se, H2Te, H2Po

ƒлина св€зи возрастает

Ёнерги€ св€зи уменьшаетс€

ѕол€рность св€зи уменьшаетс€

”гол между св€з€ми уменьшаетс€

ћолекулы типа ј¬3: NH3, PH3, AsH3, SbH3 имеют форму тригональной пирамиды, (α ≥ 90˚), пол€рные.

Ќа рисунке представлена схема образовани€ молекулы SbH3 Ц три орбитали атома сурьмы перекрываютс€ с трем€ s Ц обитал€ми трех атомов водорода с образованием пол€рных σ Ц св€зей. ќбразующа€с€ молекула имеет пирамидальное строение с углом между св€з€ми ≈ 900 . ћолекула пол€рна.

–ис.5 —хема образовани€ св€зей в молекуле SbЌ3

Cвойства св€зей в молекулах типа ј¬3

—войства св€зей NH3 PH3 AsH3 SbH3
”гол между св€з€ми, град        
  ƒлина, Ả 1,01 1,45 1,52 1,7
  Ёнерги€, кƒж/моль        




ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-05-08; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 7359 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ѕутерброд по-студенчески - кусок черного хлеба, а на него кусок белого. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

2216 - | 2154 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.015 с.