Г.А. Миронова - Конденсированное состояние вещества - от структурных единиц до живой материи. Т1 (1119317), страница 20
Текст из файла (страница 20)
В каче«и.е примера расамотрнм абра:юеанне молекулы ОН 2,3„1. Мелекула (Я! Электронные конфигурации атомов Ы п Н имеют внд. Ы !»»2. 2р,~ур„эр~ н Н вЂ” !г'. В сбрашванни ьопаленпюй связи могут участвовать перскрываюпюсса орбит»ли «неп!Ниь элеюрпиных слаевг 1 у напорола, 2з и 2р у юлия. 113 !12 Сл В Ига ~ошбпппиеллю и П(олекуы. Проки перекрмтие 1* орбитши жнюрсла и 2р, и 2р, орб(палЮ литая пает несвлзыяяюшне орбит«пи. Псызму сиязь мажет форм»ров«тлю треия зтзмнымн а!битапямн( !и вадарыа, 2( и 2р. лития. Они Образуют только и-скин. Три атомные арбнгалн, .+ пь изобрикснные иа рнс 2-!2л, двии три -'.'+ ''.+ молепуляриыс србншли.
Св пыыюшеб арбитали сшнветатвуег таксе перекрытие атомных валновыл фу»мин, при кпюрам знаки всех трех ваиювых фушаюд сов(нлают (рнс. 2-12 б) + "' Ч (и) = С,Т(„") т Сзч(ы) л С,Ч'зы„', л л Н (ю О гы С;, С) Сз — палежительные коэффипиенля, связанные условием нормировки. Та«клк знерги» связи элсщрона ги 'Рн орбитали атоме Н зиапитсльнп превышает энергию авали электронов нп т'г, и Ч'з адбаталях О, ( ! 1,( Н то электронная платность в и-связи «аннентрируекя около Н' (рис. 2- 12 б).
Поэтому С, > Сг > Сз. Ратрыхпэющие люлекулярныс Орбиталн, вгш которы« приведен иа рис.2 — 12е,д запиаылаюкл слелую- 1. ! шил(н линейными камбинаннямн тех;ке атомных орбитвлед: Ч ( () С«Ч( )+С ЧжбтС Чз (' с 2-12 С:ын: к пгобрп- ! — «юмим, спаши)и О ч ((пз(( стч ( сз ! жь +са(зр и и( (у( — с»апя миилз- ) У рюрыхл»юшик орбит«пей ш юши .
иирлвш орби максимум зле«чинной олатшкти " ' В л гмр г .з р са мал«- аказыыется а Области атомных орбкгау.к ОН леб с меиыней энерглед связи. Эглм абыкняетО» энергетически более высокое лало кение разрыхляющих арбиталсй по арзененню са связыивюшинн орби(в«яма, ги: электронна» итоги(ыь каинентрирустсл на томных арбизвпях с бслылсд знерщн) связи. Поэтому южффнпиенты С„ отрк«юошн вклады в электронную плотность рвали(ных атомных орбит ыб, лы Ызрыыягоших молекулярных арбат«пей удовлетворя(ог сле- дращнм пер«ее»спим: , а, ( 11 Сл)С()С4 п Сл)С()Сз Не(юльшие Р июзястетвуют тому факту, что О (ВД СШ(РЮЫННИ ба(РЫ2 моле ля иод гнали ап еляю ип вклз внес мг ые иты с Н .«ы люмнае перекрытие томных србнтыей с рвз«ыми Рас.
2-13. Сл в бм ыгип зпсрг пие. азиыушльными кеонтовьлпл скпл ни и липе т. к ыОН чвсламн атнасикльна мыа н рассматриыетсл сй.гчно как мплпя добавка, приводящая к незначительному перерасщклслеи»ю элект(юнна» гшапюсги и к небольшому шл(сиен ко э периш образую тихая мот куш рных орби тык й. Схема энсрштическнх уровисб дпя ОН изображена ы рнс. 2-!3. В еснавн м состоянии Щж и-элекпюна (1ь ю(я водорода и Ь у лития) ыко. ллкя нп сюныыющед ( рбиталн Мака(мум тлею!юнион пло(насел, квк \ле говзрнлось лыс(с. смещен в молекуле ОН а сторону аюма Н. Эю приводит к образо(миг ю напольною момент« у моыкулы и наличию, наряду с «Овалентноп смпыш гюиноб состпвляюшей свюи.
)бг» гте(юнуклюрных молекул можно вылешггь слеп)юшы услпеви образов»ива про льшмал иулпр шсв(ыеи. иам разли'(ли энергий Р; «бл оба корня уравнения (2.32) бл пки к зна (синям энершб в юалироланных юанях и, слсловаылыю, молекулярные волновые фуикпни пырождпипс» в атсмиые, та есть малепулярнля связь ие абразуегсл.
2) Волншж(б ф~кщ н ЧЧ и Ч'ь дымим ыщарывлться. Эффективна мшут перекрываться талька арбишлн внешних алек (ран нмх спасе. Лтаиньк арбишлн пну(рене»к загюлненных злектраннык стас« при сближении иа Расстаишпь Равное длине «нмнчсскай связи, оба«тип«си( ис персврьг. свются и не орннимпют учаатия в химических связях н обраюванин маы«улярных арбнгалей. Потому если анзмные фуньюи нллентиых орбита«с« не лерекрыеалжся, то инте(рвл перекрыти» и обменный нигегршг абрашиотся в нуль н молекулярные ьвяз» не абразуютая. 3 Вали лечиыюшую максимвлыюе значение игпегрвлав 5 и у.
Пб ЧДСГЬ ! )г П Вто «о>еда«им о очое догме >пм б2.10. Метод валептпых связей. Гпбрпдпэпцпн атошиьшг орбптвлей ! Каь упс увазываюсь, прн уюю кианг и отру«гуры молекул использован~к мстолв молекулярных орбит«лей вызыюсг апредсяенные трудное и Во-»среьп. выбор линейных комбиныий азам«их волгювыь функций стано«шея нс опнозначным В, оды*, течнмй рас н:г большого числа о ффишюпо» с, является в«сыча слолвюГ задачей.
В ремььт, меню )кбует я рьюр звланвя ьонф гура т атомов в моле«>лс. В чизеерпьз. мезод тернет вся«ую шп ядносгь прн увюшчсинн числа атомов в молекуле. С >>рутой стороны, в обраюваннн савзсй прпню»пот>васо~с аюмныс рбншли разной симметрии Ггь рч г)- н Рссстояиия). Пютому, ссэн бы вязи сбраюнывалнсь этими функциями, мшкио была Гю еж«пать разной симметрии н. «ак следсгвне. риной прочнсспг связей в различных моле«тлях. Од мко ю э«спернмента следует, что энергии связей у ратных сосднткннй близка по величине, то есть ис зависят ог конфи>>рации «томных арбпшлей аалснтных элекцюнов.
Причина заюю жегся в тсм, что оьазыпктся эиергепшескн более выгодныьг образоюнне тибргщных о)опта»ей в а эмах в процессе образован«» химических связей между ними. Поюому пе. ом р вс сзучаев, юг»в нег необходимости в то«них Гпсчею. Уаоб о полюонап, »ругов доджи. палучт~аший название метаю на»сиз завязей. В отлично от мсюда молекулярных орб!паюсь в котором мош«улярна волновая фун«цня «щегол в виде суммы перезрывающнхс» щомных ербигалей с разными доленымн казффишпш» и !огфеделясмыми нз услови» ми«им>ма энерппг малеьулы), авыпйгй сцюятся гнбйнлныс одбтпвли «аж оге вюьга а загон сема ю ншж«рыйп с Щщмйтг ем ««ми«ее«их свяэ:й.
Прснмущесою иегова «юсгпгзых саязсГ заключается в том, по гнбридизнрованныс атомные зонта»и нмпот опрелелениую ивор«еле«носи что позеовяет прела«лсп. коифигурвц«ю образующихся ми~с«ул. Гпбривеыс орбит«ли (от лат. «хнбрил໠— гюмесь) — зто линейные хомбниаднн двух (нли более) атомных орбипшсй одного агама, сщпвстсшуюши различным значениям орбитального квантового числа Г н нм южны б»юкис знаюни» эгюргин. Гнбрнпные орбитали являются псиными орбнталямн, но сбразукпс» анн тольпз во время форм«!ювання имичсскнх связей между«томанн Следует оопгеркиуп„что обе модели !модель иолеьулярных орбит».- те« и модель налентных связей) дают парам«зрю тех илн нных структур, ис прстеил>», а общем случае, на строгое доказательство сбразованвв именно лапкой структуры, исходя только нз общих принципа« теории и эьектрзнного просити ссставлвюпап структуру атомов.
Оба мезодд требует сдави»ни полученных в рамзе« зеории )юзультапзв с ззслсрлменгои. 2ЛВ.1. Условии сбраюваппп ° нею торые свейсзва гнбрнлиыз орбиталсй В общем случае в пгбрилиэации учвствувп атомные орбипши с раз. личными, ио близкими знмюинямн энергии, полнаспю нли частично запел ненныс злекгронвми, а также расположенные выше гю энергии н ис занан»с электронами. Пос«ольку ие гибрнлнзирусмые орбпгзлн симметричны огносишльла оентра «лра атш а, то и пзбрндныс функции в совокупности должны сокранвть центр тпкестн элекгрзиной плеч«ости а центре ядра. Однако «ажлая в отдельности гибридная орбит«ль М я»ля«и» бн лизи>ни" .,.
зи э«им и «вм, чю слелуьт ю э«сшримспга. брнаиз«ои и' перекрытие атомных орбнталсй при образо«анин молекул. Поэтому годдпд«зацл» энерго»о«сети выгод о. Гибрид«юли» «томных орбнтыюй пщясходит тилько щизбшзаваобразу~охи, тш как проц сс гнбришоаоии, «вв правюю, связан с переходом аппп в ягпб>;кденное сосюяние, то еш с зюратой энергии. В то пп «рсмя прн сбразшпнин хими кохи« слизей зтн зюраты с гзбыпюм «омпенснруются. Число гг~нены~ о>бютгпзегйч с одной сторояы, сеню равно числу гкбриднзируспых втоьгных орфпалей, с другой — определяется ве шчнной выигрыша в энергии. Поэтому «вк тне пгбридщации, так н число тибр«линк орбишлей зависят от симметрии и степени запслиеню валс>нных орбит»лей всех учащвуюших а хньгнчсскай связи атомов. Поскольку образование кюкдой связи понижает энергию сисгсмы !например, образо«вине о.связи — на !4 б) эб), та энейгмпчсс«и вюйдио завали« как а бзльшего числа с язей.
Пракпмесьл сбрюусгс та«ое коли'кства гнбрпдных орбиталсй, «спорю обеспечивает мюсималыю низкое значение энерпи молекулы в основном состоянии. )Ъй пфдьглцщгау ййбитюйй одного и тапз;«с атома определяется чгкгюьг гнбривизируемих орбит«чей, а следовательно зппп п ис толью от струьп>ты его орбиталей, но также и ст структуры орбнгзлей внешнего к н а слеп исмаа-па не в.
2.10ль Метели«» предав ришльного анализа структуры пгбрвлиыз орбит«лей гг п»прввлелиссги химин>пил« си»юй При васгщюггин гнбрмдных орбит«лей момно руковолспювагьс» слслуюшими по>вилами. 116 Истб( Гл В. два«»сдедал«не аиншал Мо мулы. 1. Ср«внивая симметрии гнбрилнзнруемых:помни« лови вых фуик- шзй, прежде «овгз, ржсматривлстан всомажнют« выделения в координат- ном прас ранспзе ираелпап, а лотаром эффективно перекрывмозсн болынинсгва «томнык арбиталсй. Таким 'Ъ, напраллением манат быть ось, совпалаюшля с осими назпысшей снымезрии атомных волновых фуншале Поскольку 2 4 при гибрнпиза~зни пентр тяжссгв в рас.Зз .':.~~Д; пРелеленин злект]шиной шкниоаги не изменяется, то прн гпбзридюаша лвух пи — орбилней лга ось залает напр«книне двух зввиеэлснтнлх пзбрилных связей. К вылелеинаму направлению можно ынесгн н и«принсипе «зпзюый элсюрпшюй д) — "1« платноапп, а катаром перекрытие вол- ьт за новых функций пренебрежимо мюп Топ„ гяа слези будут распало;каны в плоскости, перпенлнкувярнай азаму направлению.
Р 2-14 Сжша обрззаюння 2. П]зи н«личин «ьшслепйага йэп]юелеззю н гпбрзшюзэзззз бззлы юух ято». ных орбзпилей поиск асзэвншхсв ( — 2) ь направлений пбрнаиых орбита|ей начижзнсл с люс о и, Р пгднуллрнф Р,, выделенному напраяленню. Поскольку все гибридные арбитзлн эквпааннтиы, ю (и — 2) гибрилные связи должны быть Р расположены в агой неаскасн под одинаковыми упимв друг к Лрузу. 3. Если избравного направления нет, то в ю к:огне одной из гибр~шззых функт Р ннй рассмагрнеютсл леней ия ха»бил еил ам игпи арб тип, юеялчг.
л лозелпельеые заели. Паз «амбниация Рзк.2-15. Мз и ни жи л>~ л'1 Ржп л определяет авиа нз иапраюеиий избр«л- лем с раююй няоп кт е ных связей. Т«к юк ые свюн зквияа- пшс при бр«л мпи атптпзпны й их й]юсг)ййшвсййай нййрйвнх.. Г: 1 а яеннссп. лапкиа обеспечь ешь сохранение центра тюксстн электронной плшпа- стн, ю остыл ные свин должна быть направлены ю центра пал пюшако- пыын п]юсграистееннымн уст~вин. 4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
