И.В. Кудряшов, Г.С. Каретников - Сборник примеров и задач по физической химии (1134495), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Тогда электронную конфигурацию молекулы В, можно записать так: (оы)'(о1,)' (оэз)'(оД,)' (иэ) (л,). и=~/,(б — 4) =1. ЗАДАЧИ ~фиг последовательности. Рис. 4. Относительное рас- 2. Нарисуйте энергетическую диаграм- положение электронных му для молекулы 1.1з. Расположите элек- уровиея молекулы Вх и затроны иа энергетических уровнях.
Опретронами делите порядок связи. Установите, обладает ли молеула 1.1, магнитными свойствами. 3. Чем можно объяснить, что у молекулы Н, равновесное межъядерное расстояние 0,741 10-' см, а у молекулы (.(э 2,672 1О ' см? 4. Нарисуйте энергетическую диаграмму для молекулы О,. Определите порядок связи.
Молекула О, обладает магнитными свойствами, 5. Запишите МО молекулы Ве,. Определите порядок связи. Сделайте заключение относительно межъядерного расстояния и энергии химической связи. 6*. Нарисуйте энергетическую диаграмму молекулы В)х). Определите порядок связи в молекуле. Молекула В)х) обладает магнитными свойствами. Электроотрицательность атома А( больше электроотрицательности атома В. 7.
Запишите МО иона СО+ и молекул ВО и СЫ. Определите порядок связи в каждой частице. Определите терм основного электронного состояния всех частиц. 8. Исходя из электронных структур молекул В)х), ВО и СО, расположите их по возрастанию энергии химической связи. 15 (электроны 2з воздействуют на распредеЛение энергии между и„-, пэ- и п,-электронами. Только таким расположением электронов на энергетических уровнях можно объяснить магнитные свойства молекулы В,. Относительное расположение энергетических уровней показано на рис. 1. Относительное расположение электронных уровней молекулы В, и заполнение их электронами показано на рис. 4. Порядок связи определим по уравнению (1.6): !. Запишите молекулярные орбитали молекулы О, и ионов Оз и Оз .
Вычислите порядок связи в каждой частице, Расположите энергии связей в возрастающей Дб б ао 'г 1 Я— (ф~,' МНОГОВЛРНЛНТНЛЯ 3ЛДЛЧЛ исяо непоккых злек ро иных а Число с языоающих злакаронных пар Линеинат д» Сеедииеиие № еерпеите плоски и ергугольник рзь Ухп!аздр Уь Тоигонольная Оипгюаиира аг тепюазор Тг ьа варианта Сеедииеиие № еерпеита Сеедипеиие Нглингиная ВгГ НВг НВг+ СО С!Г НС1 НС!+ е.! ! 1Вг !С! НР НН НО НО+ ОН ОН+ ВН ВГ ВС! ВВг ВсН ВеГ ВеС! ВгС1 17 13 19 20 21 22 23 24 25 9 1О 11 12 13 14 10 Тригональн пираииоа Ойаепраанао пиранида Гьо напра йово окаазор схангнныи аеаразор НГ Плоскии кг)адраа ры Т-ооразная с йелинеиная с ГЛАВА П Основные понятия и символы [К., с, 77 — 86) Усзезпея записе оперения симметрия Симеел епемеите симметрии Оперения симметрии Элемент симметрии 3(о) Я(с„) 3г 8(3 ) Плоскость Ось вращения Центр симметрии Ось зсрнальио-поворот- ная Отражение в плоскости Поворот на угол 2я/л Отражение в точке Поворот вокруг оси и отражение в плоскости, перпендикулярной оси о Си 17 Гй Запишите МО соединения, определите терм основного электроь ного состояния.
Определите порядок связи. Установите, обладает ли соединение магнитными свойствами? ЗАКОНОМЕРНОСТИ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ КОНФИГУРАЦИИ АТОМОВ В МОЛЕКУЛАХ. ЭЛЕМЕНТЫ ТЕОРИИ СИММЕТРИИ МОЛЕКУЛ Геометрическая конфигурация атомов в молекуле зависит от направлений химических связей каждого атома в пространстве. Направление же химических связей определяется типом АО и МО. На рис. 5 приведены ожидаемые равновесные геометрические конфигурации молекул в зависимости от числа связывающих электронных пар и числа неподеленных электронных пар.
Для определения равновесной геометрической конфигурации молекулы следует установить число и- и и- связей, число свободных пар электронов, не участвующих в химических связях. Пользуясь рис. 5, можно установить равновесную геометрическую конфигурацию атомов в молекуле, Под симметрией молекул понимают симметрию расположения ядер ее атомов в равновесном состоянии. Молекула считается симметричной, если имеется линейное ортогональное преобразование координат, которое приводит к конфигурации, не отличимой от первоначальной, Преобразование координат, приводящее к идентичному расположению ядер атомов молекулы, называют операцией симметрии, Элементы симметрии — это вспомогательные образы (точка, прямая линия, Рис. 5.
Ожидаемые равиовссиыс гсомстрнчсснис конфигурации молекул в зависимости от числа связывающих и исиодслсииых злснтроиных нар плоскость), с помощью которых обнаруживается симметрия фигуры (или пространства), табл. 2. Главная ось симметрии — это ось вращения, имеющая наивысший порядок и. Плоскость симметрии, содержащую ось наивысшего порядка, условились обозначать символом о„. Плоскость симметрии, перпендикулярную главной оси, условно обозначают спмволом о„. Кроме элементов симметрии и операций симметрии, приведенных в табл.
2, следует указать на тождественное преобразование Е. Тождественное преобразование равносильно тому, что система из равно- Т а б л и ц а 2. Условные записи онсраняй симметрии н символы алсмситов симметрии Таблица 3. Точечные группы симметрии Течечпэп группа Оперэцпп спмметрпп, элементы сэмметрнп Оперэцпэ снмметрпн, элементы симметрия течечцзя группе (у,л Е, зсэ, Зое, в Е, Сэ, ЗС,, Зое, ол Е, С, 4С, 4о„ол, Сз,5в, в Е, Св, 5Сз, 6ое, ол,С»,Сэ 5е ' Е, С„, сеСз, соо„ол. 1 Е ЗСз 4Сз 6о, 35, Е ЗСв 4Сз 35« ЗСэ 6С» Зо, 45э Е Е,С Е, Сз, 2оэ Е, С„Зо, Е, Сее, ееое Е, С,. ол, в' Е, ЗС,5,,2он Е, С, ЗС, 5, 1, Зон С, С С Сзе С Сзл вгзд вгэд вгзл Овл Овл 0 л Тн Ол ' Здесь и ниже понятие «проиаведение» не аналогично действию умножения 18 весной конфигурации ядер атомов вообще не подвергалась преобразованию.
Совокупность нескольких операций симметрии записывают как «произведение»* соответствующих символов элементов симметрии.: Символ операции симметрии, выполняемой позже, записывается слева от оператора 5 той операции, которая выполняется раньше. Над каждой молекулой можно произвести ряд операций симметрии, преобразующих молекулу до состояния, не различимого с тем, которое было до преобразования.
Полная совокупность таких операций симметрии представляет группу симметрии. Число операций симметрии в группе называют порядком группы. Группа операций, например а, Ь, с, ..., определяется как совокупность, удовлетворяющая условиям: 1) произведение двух операций группы эквивалентно какой- либо операции этой же группы (а(в = с); 2) система содержит тождественную операцию Е (аЕ =- Еа =- а); 3) для каждой операции имеется обратная операция, которая является операцией этой же группы (аа ' = а 'а = Е); 4) произведение нескольких операций обладает свойством ассоциативности а ((тс) = (а(т) с.
Все перечисленные операции симметрии оставляют хотя бы одну точку в пространстве без изменения. Комбинацию операций симметрии, при которой по крайней мере одна точка остается без изменения, называют точечной группой. Число возможных точечных групп ограничено. Любая молекула должна относиться к какой-либо одной из этих точечных групп. Все точечные группы делят на три основных типа: 1) группы низшей симметрии содержат только оси второго порядка и плоскости симметрии; 2) группы средней симметрии содержат одну ось ие ниже третьего порядка; 3) группы высшей симметрии содержат несколько осей не ниже третьего порядка. Каждая точечная группа имеет свой вполне определенный набор элементов и операций симметрии. В табл.
3 приведены точечные группы, их символы и перечень всех операций симметрии, составляющих группу. Пользуясь табл. 3, можно установить все элементы симметрии, которыми обладает молекула в равновесном состоянии. ЗАДАЧИ С РЕШЕНИЯМИ 1. Запишите МО молекулы О, и ионов Оя н ОР. Расположите частицы в ряд по увеличению равновесного межъядерного расстояния на основании порядка связи. Р е ш е н и е. Запишем электронные конфигурации и определим порядок связи: О (от ) (о! ) (оэ )э (оэ )в (озр ) (лтр ) (лзр ) (лэ ) (ля ) и=-'! (1Π— 6) =2; О; (отв)*(о,,) (ов.)'(оэв)' (оэр„)' (лзрр)' (лтр,)' (лэ, ) и= — г! (!О 5) 2 5 О, (о,„)'(о,',)'(о.
)'(о',)'(о,р )'(л,р )'(л,р ) (л' )з (л' ) и='/, (!Π— 7) =1,5, Зная порядок связи, можно сделать вывод о том, что межъядерные расстояния будут возрастать в ряду О;, О„О,. 2. Исходя из электронных структур частиц ВХ, ВО и СО, расположите их в порядке возрастания равновесного межъядерного расстояния. Р е ш е н н е.
Запишем электронные конфигурации в частицах и рассчитаем порядок связи: ВИ (о„)'(о*„) (оы)'(о1,)в(л,рэ) (л,вч) (о,р„), и = т (з (8 — 4) =. 2; ВО (о„)' (о(,)э (о,в)' (о",)з (л,р )з(л,р,)' (о,р„) и='! (9 — 4) =2,5; СО (о,в)'(о"„)з(овв)э(оз,)э(лзр )з(лзр )з(оэр )з, и=-т! (10 — 4) =3, Определив порядок связи, можно сделать вывод о том, что равновесные межъядерные расстояния будут возрастать в ряду СО, ВО, ВХ. 3. Определите равновесную геометрическую конфигурацию молекулы ВеН, с точки зрения метода МО. Установите точечную группу симметрии. Р е ш е н и е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
