Г.А. Миронова - Конденсированное состояние вещества - от структурных единиц до живой материи. Т1 (1119317), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Поскольку при заполнении пр,—, яр,— орбиталей одновременно растет и заряд ядра. то это приводит к увеличешво энергии связи и линейному росту потенциала нонизации: элементы  — С— — — Ы во втором периоде, А! — З! — Р— в третьем. У последних Пл 1 Эделгеитаряые частицы. Аптиы элементов !Ч н Р в каждом пр-состояпип находится по одному электрону в соответствие с !-м правилом Хунда. Второй локальный минимум в каждом периоде соответствует началу заполнения яр . †, пр, †, лр -состояний электронами с противоположно ориентированными спинами.
Прп появлении второго электрона в одном из яр-состояний кулоновская энергия межэлектронного отталкивания увеличивается за счет взаимодействия этого электрона с партнером и с другими электронами, с которыми его волновая функция перекрывается. Небольшое превышение этой энергии над энергией притяжения к ядру приводит к появлению локального минимума потенциала ионизации. Заполнение каждого из двух других пр-состояний приводит точно к такому же увеличению энергии кулоновского отталкивания. Однако происходящее прн этом увеличение заряда ядра приводит к линейному увеличению потенциала ионизации: элементы Π— Р— Ые, Б — С! — Аг.
При увеличении числа элементов в периоде, начиная с 4-го (и >4! картина усложняется, хотя в общем случае рассмотренные выше тенденции сохраняются. 1.5. !О. Сродство к электрону Энергия, которая выделяется при присоединении эяекгрона к нейтральному атому называется энергией еридстви и злеки~рапу (нли просто сродством к электрону). Сродство к электрону определяется, таким образом, разностью энергий основных состояний нейтрального атома и отрицательного иона. Поскольку атом нейтрален, то при приближении к нему электрона энергия их взаимодействия меняется с расстоянием не по закону Кулона, а примерно как !/гз . В элелтрическом поле создаваемом электроном (напряженностью ЕЗ вЂ” 1/гз ), атом поляризуется, приобретая дипольный момент !г, пропорциональный напряженности: Д вЂ !/»з. Энергия днполя в электрическом поле равна — Яб) — а'з — 1/гз При этом решение уравнения Шредингера дает конечное число разрешенных уровней энергии (по сравнению с бесконечным числом при кулоновском взаимодействии) В частности, их может вообще ие быть (отрицательные ионы не образуются).
Наибольшим сродством к электрону обладают атомы галоидов, представленные в таблице 1 — !О. Таблица 1 — 10 ЧЗСГЬ ! Пь И Вкв одп тяи ьам Мл улм Ато ы тк лов, имея иегащ!юеиные обола ькм, абладаьот замепьым Гогена к мсюроиу !Π— ОВ эВ; Иа — 0,2 зв, Со — 1,ООВ.
ДЬ— !.! эи, Да — 2,4 «В)„ Па тсорс секим опенка, отри!гаиш се срадстго л меюлргмь инск атомы бямарадньгл газов. 1УЛ 11. Элсктраатрниятельность Элслззхютрьшакльнасш — ларгкгерисппш, абобьнмошая лви вмшс расс агрснимк парамсьра, патсиинал ооиизашш и сродство к электрону. Эас тлютрииатсльиасп, учьпыаает как способность атома !илн маммулы) пр пяпьввзь ячупьгэ змктроны. тал н сшжабиасть отлаеагь свои. Пмтому шекьраатрнигтельноыь опрелеляетс» шк лелнчина, тфьбвнзььельиа рвана» пыьусумме потеншьала испытании я энергии срадспм я ьлсктраиу И ылщ слааамн.
злелзрюьщьььательньье атомы — эш тмм псмы ошрыс ялюбщэ принимать «чушм» электроны и «с труломг ага»юг слои. Дтаии, вторые обладают иратнаопыажными сяайствамв, нагыааются заекцюполошггельнымн. Понятие элеюрютрипшельнызи было введено лауреатам Нобелевской премии По»янгом. Пн прсллажил принял, злсктраотринательнось линь» ю елиниоу ргзшь ьм зшюрсотрнлательнастей атомов приводит к мрераспрелелшьию глек раиной плотности при образовании лнльическнх свюсй. Физи'ьесквй смььм нммт разность члекгроьириоатеэьностей атомов, образующих молекул>з а ие сами значения эпскцюпгрьяштшььищшй. Значение глек гражришпея исстси неыпорых злсмеьпов пр велены вшбмяьш)-1 !.
т» из 1-П В»ем м шолбие таблилы 1-! ! стоит тлеюропояожнзсльиыс эммеиты, та гать ьлемеььтм. склоиимс л пбразаванию положительных нанси. — щеючиыс етяллы !Сь, Иа. К. КЦ, облалгюьиис ыалымн знаимтямн клк п пени ала ионишиии. так и энергии с!юлства к электрону. Иравмй сзолбеи нижней иоловины тай»»им заполнен элеюроатрниатель,ныын алек!сн'. ами, склаииычя л сбразомнша атришпельных ьюнов, — тялаилы !Р, О, В 1), Шльаььаьощьье зла пи "льными истсниюинмн иониюпин н наившь- вимн зперпмми сролсша к злекцюиу. П. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АТОМОВ.
МОЛЕКУЛЫ. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ СТРУКТУРА МОЛЕКУЛ Сизы взаимоиейсшия апреисляип структуру и жесткощь обраито. шейс» системы шама» й2.1. Эг!ер!иа пзаимодшштпип атомов Мсжьь. атомами могут лейстаомп гравнгаиноины», магнитные н электростатические силы. Патениишьиа» зисрпм гравнпавюннога взаимодействия кьеащу ляумя наиболее тяяалымн атомамн с аюльным меам 250 иа расстоянии = ЗА друг от прута равна <ЮП )з !7 „=-С Я =-2,4 10З'эВ, пье С вЂ” грааиташюннвя аостааииая, яг, — льасса протона, 1эВ= =1,б)О" Дж 1О К.
Эиерпья вшимомйсшш лвух ш ьсчных ыапшпьььк момен!оп равиьп ма и!стану Бара ря н иаходяшнхс» на расстоянии .— ЗА, имеет порадел ра 2!ОиР С = — = — 7.КО гэВ. 4н 3 Она, тгк е «ак и эиерпья гравигаиьюяиого изанмодействи», значительно меньше эисрпш свюи атомов в малекушх и кристаллах. Элскцюсппи нская энерпп взаиьюдействня лвук электронов на расстоянии 3 А ! Н П,г =- — — = 5эв !г — зарядэяекцюиа) 4ШО соозветствуьч по величине эиерпш химической свин, осуществляемой электронами, налодящимися ни виеши! ж арбнталяк. Тмььы образом, г основе шиювагйс яяь), сущеги леням д,ш обрзлгоннл лимичесяик сяеяниенив и их яреяр Неви», г мгимм аярамм лежат язаимодг1кими мектри гпвк г гряды.
б2.2. Типы химической саши Химическая связь — зю взаимодействие атомов, обусловливающее устойчивость молекулы, или в сколь вещества в коиденснро а сшяиии. Современная теория ощмделяет химическую свя'и шл .Оыетиеаае озтоюд яств е ядер и элеюронов, Обеспечнвяашсе сущеспюванис хаш бы одного сааза но оста н мы.
яь 1й с ° ° С ° ° ' ° Ф 9 ° ° 1, ° Э ! ° 1 В ° ф В В ° Э ° ° ° ! 3 ° Э ° °, ФЭВФ ° В 3 \ ' Э В 3 ' ° ° ° ° ° 3 11 Ф ° ° В ° В ° ° 1 ' 11 Э 1 ° ° 3 ° ° ° Ф ° ° В ° ! 3 ° 3 ° 3 Ф 3, 1 ° 1 '1 ' 1 3 ° ° ° ° ° ° 3 3 3' ° ! ° ! ° ° ° 1 1 31 ° Ф ° ° ° ! ° Ф : Ф В 1 1 ' ° ° ° Э ° Э ° ° ° 3 3 1 ° 3 1 ' ° 1 ' ! ! ! ° ° ' ° Э ° ' ° Ф ' ° 1 ° 1 ° ° ° 3 ВВ Ф ' ° В ° ° '31 ° ° ° ° ° ° ° ° ° ! ' Ф 1 ° В 3 ° ° ВФ ° ° Ф ° 13 ° 1-3- .
3 ° 1 1 ° ° ' ° ь ° ° ° , ° '! ' Ф ° ° В ° 3 ° Ф ° Ф ° с Г 3 , с ° В ° ° ' 3. ° 13 э ° с ° с '' ° ВЭ ° 3 ° ! ° ° ! 3 Э ° ° Э ° ° 1 ' В ° ! ° Ф ° ° 1 31 ° ° Г ' '3 ° 3 ° ° ° ° ° ' Э ° ° Ф ° ° 3' ° ° 3 ° ' фф~~~~~ииир ИБФИЖИИФ~ ИИИИИИЯИИЙИЙИ ° Ф 3 1 1 ° ' 'Э 1 3 33 ° ° ° 3 ЧдЕУЫ Рассмшрнм сначаяа хиыичсскую снязы абуслонлениую, »ленным образом лс!к р. гие атомных орбиталс!» В зяаиснм ктн ат эююргхприню тел анси» атаман ланныв тип химическая снязн можно раысяить иа три к~ванне руины стим соху .кое»и ял у а туюкакп!ждсльный муча»1 лошлсгггвоф сааза при азаиыалсг»тяни кгсмоа сильно разялчак в лся тн элекгроотршвтсльнопн. В юбсгаапльнастн назможиь! и реали юка лро сжута»имстипы связи. Пишряоснм хнмнчесю й свпо Хини кскнс силн а заанспмсс и ат иличия днполыюю момента н молекуле лепятся на п жярные и непаяярлые.
Палярнымн назынаются хлми сскпс ы»язи а молекулах, абллаавшил отличным от нуля пасюяннмн»шн нилуцлраааиным дппальным моменты (3 =) гр(г)лсн0, где Зхг) — планах гь заряда л и же г, !т — элемент обшил Для двух точечыр»л О и -О. находяшихсл ла расстоянии ! друг От друга лнпальиып меме и ра сн (3 = ОД гле нектар ! напранлси от отрицательного заряЛа я положитсльиону. Днпсльныб момент ттктрнчсскн неуп\алышл' моюкул салтан с несоепшсин м»юггроа распределения птоившсл пцти~»атс»а»юга н палопельиша зарядоа а молекуле.
У нсел атаман и симмстрн !иь!х двухтомных мог!скул, благатира симмшричиому распрсяелеиню шря»в, дл»ил»ии»яе нам гпы раним нулю. У гетсрапуклеярных молюул, юсгояпц из рлз нчныл хюгнчсскнх элеменюа, электронная плппвшь между аюнамп распределена иссиммезрнчна н резулюате различ»вга сролшаа к лсврону у разиыл атоьюн. При аиш ю расгрелелсния элеюронноа ты»наст»» а в»хе»ухе мажю, а пер ом приближении, нсзанпснма рассмвриаать тш нма о (яс!ю с эле 'тро»юмн, !ю учасгаулнанми н хнмачесхих связях) н сию юмс е~рт ь «а Лога атома, аходяше о н молекулу.
Так, алрнмер, ьншекула НС( сасиап нз агама аадарода, имеющего пра»ш ! н один Н шектран, н атома (3, сасшяа»его оз астана (апра лмссв с 14 злсктроиямн на арбншлял: 1 з, 2гт. 2рь, Ъ, Зр ) а алного налентиога Зр злскцюна. Остап О! мсю заряи !с, как н проню агама аолорала. Попому ~югпр положите! ьиога заряда молекулы располшкен па серслнае расстая на мюклу атомами 0 и Н. Однако облако аалентиых электронах смсшс в а строну С( нз-за большею, чем у Н, сродсгна к электрону у :пома О! (у Н вЂ” 0,75 эв, у (3 — З,б эв). Такал молекула обладает длпольлым моче»лом О = 1.04 О (1О-(лсбля = 3,3354.10 Кл м).
Вели а и тядггосл~ олрсде лслг стегкнь ипнностн сняли Если а алекуле поллрьюсть связи шсужтауст, то связь имеет 'шпо локален гнь~у» та!жкн.*р И»поборет, когда центры шжажнгсльиых и»прнцагельиых зарлиоа а малс»улс расположены на расстоянии, рзниом тынис хами какая сн ш (расстаяв» и мсжлу атомамп), та слазь имеет чисто гюинык харашср.
Пт Я В дсб атомов Мти млы. Прц этом матншулярных арйнтнлсб не образуется. Правил с асюда ъ»ю скгн с зь ш и аннмй хари ° ер. Например. лнпольнмд исмене молекулы Е»Н раасн О = 5.9 О, расстояние менту лтолвмн О и Н - . 0,(бнм При чпсп гюшюй связи дилольный момент был бы ранен И !.б Уб "Кл мм7,7О Такплз обраюм, зарял на «л(жх состааяяет — Я=0.77)»(, та есть сыпь а молекуле Е»Н на =77% ионная, а в 5,9О 7.7О 23% — мзналснпвя. Чис ио наииьм са н н р з)юнк . г лу иеитнизыептьлртиунмс ят оиа ам гн. Энергия и сигм.т т чяпш саазсд Прн сблнпшнап паул атаман (с энерпими Ем Е„л атомныии радиуса. ми г гь) на расстояние порядка суммы аюмаых ркзиусоа Ке, - г„ь „нпиюс я ре р г ° н фу юля,вснп (пер фер П ых)эттршюн.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
