kémiai elemek
2. A szerkezet és fizikai tulajdonságait molekulák egyszerű anyagok.
A gőz, folyékony és szilárd állapotok kétatomos halogének épített X2 molekulák. Értékelni az energia a molekulapályák hasznos információt az energiákat az eredeti atomi pályák.
Az 1. ábra a energia változás transz- és NP az atomi pályák atomok az elemek az első, második, harmadik és negyedik időszakokban a periódusos Mengyelejev rendszer.
1. ábra. Az energia E (eV) ns - és NP az atomi pályák atomok az elemek az 1., 2., 3. 4. időszakokban.
Negatív energia, mivel a kölcsönhatás a pozitív töltésű atommag és a negatív töltésű elektronok energia szabadul fel. Ha megváltoztatja a Li, hogy növekszik Ne töltés mag kötés erőssége a mag 2s-elektronok, és egy árnyékoló hatása a 2p-elektron pályák. Így, ebben a sorozatban az energia különbség 2s - és 2p pályák növekszik. árnyékoló hatása növekedéséhez vezet az energia és 3S 3P-. 4S és 4P pályák, stb és ami a legfontosabb, hogy csökkentsék a különbség, mint a 2S- és 2p pályák ha fluort különbség orbitális energia 27,7 eV a klór - 11,6 eV.
Az alapvető különbség energiák 2S- 2p- pályák és a fluor, mint az oxigén, vezet jelentéktelen hozzájárulás 2S- pályák kialakulását 3 kommunikáció. és 4 bit a molekulapályák. Ennek eredményeképpen, az energia diagramja molekula kötési F2 orbitális 3 alatt található 1- kommunikációs pályák (2a).
2. ábra. Reakcióvázlat molekulapálya energiát diagramok F2 (a) és CI2 (b).
Az átmenet a molekulák Cl2 - Br2 - I2 mert a csökkentett energia különbség E (ns) -E (np) képződését 3 orbitálok részt vevő mindkét kötő transz-, és NP- pályák ezért az energia pályák 3 kötési energia meghaladja 1 kötő pályák (2b). Így, az elektron konfiguráció halogén-molekulákat változások (1 St) 2 (2 bit) 2 (3 St) 2 (1 dm) 4 (2 bit) 4 fluor-, hogy (1 St) 2 (2 bit) 2 (1-kötő ) 4 (közlemény 3) 2 (2 bit) 4 - a más halogének. Az átmenet a fluor a jód és az energia transz- NP- atomi pályák növekszik, és azok a különbség csökken. Meg kell jegyezni, hogy ez csökken, és az energia különbség a legmagasabb elfoglalt és a legalacsonyabb betöltetlen molekulapályák E1> E2 (2. ábra). Az arány értéke közötti E1 és E2 fontos magyarázó halogénatom színező. Csökkenti az energia különbség transz- NP pályák és növekedéséhez vezet az energia molekulapályák. De lehetetlen, hogy egyértelműen vonatkozó következtetést számának változását az F2 -I2 kötési energia az X-X. mivel az utóbbi kapcsolódik a különbséget mutat az energia a molekuláris és atomi pályák komplex módon. Azonban, meg kell jegyezni, hogy a jelenléte elektronok a antibonding pályák molekuláris destabilizálásához vezet a molekula, különösen a kis méret. Például, kötési energia F-F sokkal kisebb, mint Cl-Cl és Br-Br. és csak egy kicsit több, mint az I-I. Ez annak köszönhető, hogy a kis méret a fluoratom, és erős taszító négy elektronok antibonding pályák (2. ábra). Ugyanez a funkció változását kötési energiák molekulák jellemző VI (16), V (15) és a IV (14) a periódusos rendszer elemeinek.
Tekintsük a fizikai tulajdonságai a halogén: mágneses tulajdonságokat, színező, fázis átmeneti hőmérsékletének és a kötési szilárdságát az X-X (lásd 2. táblázat). Halogén diamágneses molekulák, mert nem tartalmaznak párosítatlan elektront (2. ábra). Bevonat miatt előfordul, hogy felszívódását látható fény, azaz a gerjesztés az elektronok a 2 bit - 4 bit pályák. Az átmenet a fluor jód különbséget mutat az energia (E) ezen pályák csökken, és a hullámhossz () () abszorbeált fény növekszik. Ez vezet elmozdulás az abszorpciós sávok az UV (400 nm), a fluorral-sárga-zöld (540-560 nm) jódot. Bevonat van társítva egy komplementer színe, vagyis azokat, hullámok, amelyeknek anyaga áthalad, és az emberi szem érzékeli. Fluorid nem abszorbeálja a fényt a látható spektrum, és színtelen. Klór elnyeli lila részét (400-440 nm) a látható spektrum, továbbítja a sárga-zöld rész és ennek következtében ezt a színt. Általában, a átmenet fluor- jód hullámhossza az abszorbeált fény növekszik, és a szín változik színtelen (fluortartalom), a lilás (jód).
2. Táblázat tulajdonságainak molekulák és egyszerű anyagok.
x) Energia homolitikus törés miatt X-X.
xx) Energia szakadék heterolitiku kapcsolat X-X.
Az olvadáspontokat (op.), És forráspontja (bp.) (2. táblázat) monoton módon növeli a fluor a jód. Ez együtt jár a molekula nagyságának növekvése, és fokozott intermolekuláris kölcsönhatást (a van der Waals-erők).
Klór-, bróm- és jódatom gyengén oldódik vízben (fluor hevesen reagál vízzel). Tehát, 20 0 C-on 100 g vízben lehet feloldani 0,7 g Cl2; 3,58 g Br2 és 0,028 g I2. A halogének lényegesen jobban oldható, a nem-poláros és alacsony-poláros szerves oldószerek (alkoholok, éterek és aminok).
Érdekes összehasonlítani a jód színe különböző oldószerekben. Solutions jód telített szénhidrogének, és a CCl4. nem rendelkező osztatlan elektronpár, festett lila színű, hasonló jódgőznek (ABS = 540-560 nm). Ez azt jelzi, hogy az elektronok a molekulák ezen oldószerek nem lépnek reakcióba 4 bit pályák I2. A donor oldószerek, például trimetil-amin, ahol a molekulák egy magányos elektronpár, ezzel szemben, növeli az oldékonyságot, a jód, és az oldat megbarnul. Ennek az az oka abban rejlik, hogy a kialakulását a komplex vegyület, például (CH3) 3 N I-I. Kölcsönhatás orbitális donor oldószerben egy molekulapálya jódot képződéséhez vezet egy alacsonyabb energia A-összekötő nagyobb pályák és antibonding energia pályák (3. ábra).
3. ábra. I2 orbitális kölcsönhatás a donor orbitális oldószert.
Ennek eredményeképpen, az átmenet energia képest emelkedett az energia átmenet molekulában I2. és a hullámhossz () svetaumenshaetsya abszorbeált 540-560 nm esetében jód 460-480 nm-en a szolvát. Egy oldatot szolvát továbbítja hosszabb hullámhosszon vörös, sárga és zöld emisszió, keverés kotoryhprivodit hogy barna színű. Egyes esetekben, szolvátjai kristályos formában izoláljuk (például acetonitril, piridin).
Hevitésre jód oldatok donor oldószerekben barna szín változás történik a lila, miatt összeomlása szolvátok. Hűtés után egy barna színeződés csökken.