Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Теория по химии для ВУЗов / Закон Мозл_ давав змогу визначати точн_ значення порядкових номер_в елемент_в.doc
Скачиваний:
26
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
1.29 Mб
Скачать

Метод валентних зв'язків умови утворення ковалентного зв'язку

Ковалентний зв'язок зумовлений силами взаємодії атомів з однаковими або близькими значеннями електронегативності, що виникають унаслідок обміну валентними електронами. Зв'язок здійснюється в результаті утворення спільних електронних пар у полі ядер обох атомів.

Хімічний зв'язок утворюється тоді, коли зближення атомів супроводжується зменшенням повної енергії системи. З певним наближенням приймають, що енергія молекули складається з кінетичної і потенціальної енергії електронів і ядер, що взаємо­діють між собою. Кінетичну енергію руху ядер при цьому не враховують, бо через велику різницю в масах електрони в молеку­лах рухаються значно швидше1, ніж ядра. Тому вважають ядра не­рухомими, а їх енергію — залежною не від координат, а лише від фіксованої відстані між ними (наближення Борна—Оппенгеймера).

На прикладі молекули водню розглянемо сили, що діють у моле­кулах і зумовлюють зв'язування атомів. Молекула водню — це сис­тема з двох ядер і двох електронів (рис. 6.5). У цій системі виникають такі види взаємодії: відштовхуван­ня між ядрами та електронами різ­них атомів і притягання кожного електрона до обох ядер.

Для характеристики енергії сис­теми застосовують криві потенці­альної енергії. Зміна внутрішньої енергії в системі з двох атомів вод­ню залежить від напрямленості спі­нів взаємодіючих електронів (рис. 6.6). Гайтлер і Лондон показали (1927), що під час зближення двох атомів водню, спіни електронів яких напрямлені паралельно, енергія системи безперервно зростає (верхня крива). У ядерно-електронній взаємодії переважають сили відштовхування, і молекула утворитися не може. При зближенні атомів з антипаралельними спінами між ними спочатку переважа­ють сили притягання, внаслідок чого енергія системи знижується, поки не досягне мінімального значення Еmin, що відповідає між'ядерній відстані (рівноважний стан) г0. Після цього перева­жають сили відштовхування, що зумовлює різке збільшен­ня енергії, яка при r0 пря­мує до нескінченності. Дія двох протилежних сил сумар­но виражена нижньою кри­вою.

У схему утворення хіміч­ного зв'язку необхідно внести поправку: вважати ядра не­рухомими в стані з мінімумом енергії не можна — це супе­речить принципу невизначе­ності. Вони здійснюють коли­вання відносно рівноважних положень, тому енергія моле­кули фактично більша, ніж у точці мінімуму кривої, на значення нульової коливальної енергії Ео. Звідси Езв = ЯМін- Ео Цей реальний стан характеризується вже середньою між'ядерною відстанню, яка внаслідок асиметрії потен­ціальної кривої дещо відрізняється від гіпотетичної рівноважної відстані.

Рис. 6.6. Зміна потенціальної енергії та розподіл електронної густини при утворенні молекули водню

Утворення хімічного зв'язку, окрім зміни енергії системи, су­проводжується зміною електронної густини внаслідок перекриван­ня електронних орбіталей атомів Гідрогену (рис. 6.7). Якщо б елек­тронні орбіталі двох атомів Гідрогену не проникали одна в одну, то довжина зв язку мала б до­рівнювати 0,053*2 = 0,106 нм. Насправді ж довжина зв'язку в молекулі водню становить 0,074 нм.

Щоб визначити, як саме розподілена електронна гу­стина в молекулі, слід роз­в'язати рівняння Шредінгера. Однак точний розв'я­зок рівняння відомий лише для молекулярного іона вод­ню, тобто для системи з двох ядер і одного електро­на. Для систем з двома й більшим числом електронів застосовують наближені методи. Най­поширенішими є два квантово-механічні методи обчислення енергії систем з ядер і електронів — метод валентних зв'язків (ВЗ) і метод молекулярних орбіталей (МО). В обох методах багатоелек-тронні хвильові функції для молекули будуються за специфічними правилами з одноелектронних атомних функцій.

Калькулятор

Сервис бесплатной оценки стоимости работы

  1. Заполните заявку. Специалисты рассчитают стоимость вашей работы
  2. Расчет стоимости придет на почту и по СМС

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и на обработку персональных данных.

Номер вашей заявки

Прямо сейчас на почту придет автоматическое письмо-подтверждение с информацией о заявке.

Оформить еще одну заявку