kémiai kötés
Molekulapálya módszer.
A módszer a molekuláris orbitális (MO) a legsokoldalúbb módszert széles körben használják, hogy leírja a természet a kémiai kötés. Ez metopa alapul a legújabb eredmények terén a kvantummechanika és felhasználását igényli bonyolult matematikai apparátust. Ez a rész a fő minőségi következtetéseket a természete és tulajdonságai a kémiai kötés.
3.1. Fő feladata van.
MO a módszer lehetővé teszi, hogy leírja a legfontosabb tulajdonságai molekuláris rendszerek:
1. A fő képződésének lehetőségét molekuláris rendszerek.
2. telíthetőségével a kémiai kötésre és a molekuláris összetételét.
3. Energia stabilitás molekulát (azaz a molekuláris ionok) ereje kémiai kötés.
4. Az eloszlása az elektronsűrűség és a polaritás a kémiai kötések.
5. donor-akceptor tulajdonságait molekuláris rendszerek.
3.2. Összefoglalása MÓDSZER.
A főbb rendelkezések a molekulapálya módszer a következő:
1. Minden elektronok tartozik a molekula egészének és hogy mozog a területen atommag és elektronok.
2. A tér között, a magok teremt fokozott elektronsűrűség miatt kvantummechanikai kicserélődési kölcsönhatás hatása minden szocializált (delokalizált) elektronok. Megjegyezzük, hogy a valóságban a fő szerepet a vegyérték elektronok delokalizált tartalmaz.
3. A képződő kémiai kötés tekinthető elektronok átvitelét az atomi pályák molekuláris élt, amely az összes magot, az energia nyereség. Ha az átmenetet a molekulapályák társított szendvics energia, a molekula képződik.
4. A probléma megoldása csökken feltárásában MO, elektronok eloszlását rájuk összhangban kvantummechanikai elvek (elve minimális energia, Pauli tiltó szabály Gunda), és a következtetést a tulajdonságok kialakított (vagy nem) a molekuláris rendszer.
Molekulapályák kapunk kombinációjával atomi pályák (AO), innen ered a neve MO LCAO (MO-lineáris kombinációja atomi pályák).
Szabályok Leírás molekulák
Szabályai a megállapítás a MO AO és a következtetést a képződésének lehetőségét a molekulák, a következők:
1. kölcsönható csak AO legközelebb az energia (tipikusan a különbség nem több, mint 12 eV) 1.
Meg kell vizsgálni egy sor együttműködő AO (alapján sor atomi pályák) a s- és p-2 elemek tartalmaz vegyértékei időszakban 2S- 2p- és AO. Ez az alapja a JSC enged következtetni, hogy az energia nyereség az elektronok az átmenet a Honvédelmi Minisztérium.
S- és p-elemek 3 alkalommal, sok esetben elegendő tereljék és 3S 3P- AO alapon, köszönhetően a viszonylag nagy különbség energiák és 3P- 3D állapotban.
2. Az száma molekulapályák száma megegyezik az atomi pályák ahonnan képződnek. Továbbá, szükség van a tér között, a magok átfedik egymást, és AO azonos szimmetria csatlakoztatási tengelyre (X-tengely egybeesik a tengelye a kapcsolat). A molekulapálya amelynek alacsonyabb energia (több energetikailag kedvező állapotban), mint kombinálható AD, az úgynevezett kötelező érvényű, és egy nagyobb energia (energetikailag kevésbé kedvező helyzetben) - szétesést. Ha az energia egyenlő az energia kombinálható MO AO, majd ezt nevezik a nem kötő MO.
Például, két atom nitrogén és a fluor időszakban van 4 alapján AO: az egyik 2S- három 2p- AO. Ezután kétatomos molekula, amely két azonos elemeket 2 atom időszakban (N2. F2) nyolc MO. E négy orbitális - típusú szimmetria csatlakoztatási tengelyre (S P -. A kötő- és szétesést elősegítő s * p * pályák és 4 -. A típus a szimmetria csatlakoztatási tengelyre (y és Z - kötési és szétesést elősegítő s).
3. Formation MO és az elektronok eloszlását képviseli energia diagramok. Vízszintes vonalak szélei diagram megfelel az energia az egyes részvénytársaság egyetlen atom, a középső - az energiákat a megfelelő MO. Energy alapján AO ns és np - 1,2,3 elemek időszakok 1. táblázatban mutatjuk be.
Az energia diagramja oxigén molekula O2 1. ábrán látható.
figyelembe kell venni a kölcsönös hatása hasonló MO energiák építése az energia diagramok. Ha a különbség a energiák kombinálható AO adott atom kicsi (kevesebb, mint 12 eV), és van egy hasonló szimmetria csatlakoztatási tengelyre ilyen 2S- és 2p - AO-lítiummal nitrogén, akkor van egy további, azaz a konfigurációs kölcsönhatás MO. Az ilyen kölcsönhatás vezet, hogy az energia diagramot, amely a
P - MO magasabban fekszik, mint a csatlakozó - és - MO, például, a kétatomos molekulák Li2 N2.
4. A módszer szerint a molekuláris MO rendszer alakítható ki, ha az elektronok száma a kötő MO meghaladja az elektronok száma a antibonding MO. Ie Ez hajtjuk energia nyereség képest az izolált állapotban a részecskék. kommunikációs rend (PS) a kétatomos részecskék, definíció szerint a fél számát és a ragasztás antibonding elektronok nagyobb kell legyen, mint nulla. Így, PS = 2 egy oxigén molekula O2.
Miután a nem kötő elektron molekulák MO PS nem változik, de vezet a kismértékű gyengülése kötési energiájának növelésével elektron-elektron taszítás. Ez azt jelzi, fokozott reaktivitást a molekula a tendencia, az átmenet a nem kötő elektronok számára kötő MO.
3.4. Példák a feladatokra
Feladat. Tekintsük képződésének lehetőségét a hidrogén-fluorid molekula HF.
1. Elektronikus konfiguráció atomok: hidrogénatom, H [1s 1] fluor-F [1s 2s 2 2 2p 5].
Bázis szett AO: hidrogénatom - egy 1s - AO fluor - egy 2s - AO, AO energia alapján: EH (1s) = 13,6 eV; EF (2s) = 40,0 eV, EF (2p) = 17,4 eV. 1s energia - JSC fluor nagyon alacsony energia és az alapszinten nem tartalmazza.
2. Mi össze JSC az MO. A elvével összhangban az energia és az elvet szimmetria 1s - AO hidrogénatom lehet kombinálni csak 2p - AO fluoratom. Az eredmény kötő SP - MO és antibonding - MO.
A többi JSC biztosítja a megfelelő fluor- nem kötő MO: 2s - AO - MO, 2py - SA - - MO, 2pz - SA - - MO. Amikor a kombinált 5 Ao kap 5 MO.
Az általunk forgalmazott elektronok bázisra AO MO. AO bázisra (egy elektront hidrogénatom és hét fluoratommal) energia emelkedő 2 elektront foglalnak egy nem-kötő elektronok a nyolc - MO 2 elektron kötési SP - MO és két pár párosított elektronok (elektron 4) - két azonos energia (degenerált) y és z a nem kötő MO.
Eljárás kötést tartalmaz hidrogén-fluorid egyenlő egy:
Következésképpen, stabil molekula HF léteznie kell.
Valóban, eksperietalnym molekula van kialakítva a nagy kötési energia 565 kJ / mol (5,85 eV / mol), és a rövid kötés hossza 0,0917 nm. A kémiai kötés végzi két kötött elektronok SP - MO; a molekula nem kötvények, mint Nem - ragasztás MO. A térbeli szerkezet a lineáris molekula.
Feladat. Magyarázza jelenléte a nagy elektromos dipólus momentum a molekula HF.
HF-molekula egy nagy elektromos dipólmomentum (D = 1,9 30 = 6.0610 C * m), hogy a negatív pólus a fluormag és a hozzájárulását az ionos komponens kémiai kötés 40% feletti. Ez a kísérleti tény azzal magyarázható, közelsége két elektron nesvyazyvayushey MO energiát 2p - AO fluor- 1s nem hidrogénatom AOS, valamint a jelenléte nem kötő elektronok a fluormag. Ennek eredményeként, van egy koncentrációja az elektronsűrűség az atomenergia területén, fluoratom) összhangban van nagyobb elektronegativitása fluort (EO = 4,0), mint a hidrogén-(0. e = 2,1).
Nagy polaritású kötést tartalmaz hidrogén-fluoridot vezet az erős kölcsönhatás poláris részecskék és a nagy hozzájárulás a tájolás összetevőjét az intermolekuláris közötti kölcsönhatás molekulák hidrogén-fluorid
Feladat. Tekintsük a viszonylagos stabilitását a molekula HF energia és a megfelelő molekuláris ionokat.
Határozat. Tekintsük a viszonylagos stabilitása az energia a pozitív és negatív ionok a hidrogén-fluorid molekulák lehetővé teszi a képességét, hogy a hatás megítélésére vagy elektron mellékletet. Elméletileg negatív molekulaion HF létezhetnek PS = 0,5, de viszonylag semleges molekulák HF (SS = 1), akkor instabil a pozitív ion HF + Formálisan, a kötés érdekében nem változik (SS = 1). Azonban, gyakorlatilag az elektron leválás szilárd energetikailag stabil molekula hidrogén-fluorid nehéz megvalósítani: E 17 eV az energia diagramja. Tényleg HF és HF + észlelt, de érzékeli, és stabil ion H2 + F (tudod bizonyítani!). Következésképpen, a hidrogén-fluorid molekula sokkal stabilabb, mint a megfelelő, egyszeres töltésű ionok és nem képes, hogy csatolja az elektronok.
Feladat. Tekintsük a donor - akceptor tulajdonságok HF molekulák.
Határozat. Egy molekula hidrogén-fluorid általában egy elektron donor, mint Két nem kötő elektronpár on - MO - magasabb MO töltött elektronokkal. Ezen túlmenően, a nem kötő elektronok nagyrészt a sejtmagban a fluor-, fluoratom --donor központtól. például:
Feladat. Döntés: A HF diamágneses vagy paramágneses molekula?
Határozat. MO módszer lehetővé teszi számunkra, hogy ismertesse és megjósolni a mágneses tulajdonságait molekulákat. Így, hidrogén-fluorid molekula rendelkezik diamágneses tulajdonságokkal, mert Ez nincs párosítatlan elektront. Ellentétben oxigén molekula (lásd. Az energia diagram), amely két párosítatlan elektront, és paramágnesesség amely ki van téve kísérletileg.
1. Tekintsük a lehetőségét részecskék kialakulásához molekuláris MO módszer. Építeni az energia diagram.
Hogy a következtetést a megoszlása az elektronsűrűség, lehetséges értékeit dipólmomentum szerint és a kimeneti EO tartalmaz.
Kokova energia stabilitás relatív pozitív, negatív ion molekulák; visszatéréshez vagy elektron csatlakozás erősíti a kapcsolatot ebben a részecske?
Characterized hogy ez részecske és az ion-donor vagy akceptor tulajdonságok?
Mik a mágneses tulajdonságait molekuláris részecskék?