Многоструктурное описание электронного строения молекул — справочник студента

Ростов на/Д: 1997. — 560 с.

По мере развития и углубления научных знаний меняются характер и содержание теоретических курсов «Строение атомов и молекул», «Строение вещества», «Квантовая химия», меняются подходы к их преподаванию и требования к их усвоению.

Кроме овладения основами теории химической связи, общего ознакомления с формальным аппаратом и терминологией (что успешно решено имеющимися учебными пособиями) возникает необходимость более тесного знакомства с конкретными расчетными схемами, критического понимания их реальных возможностей и ограничений.

Пособие предназначено для студентов химических факультетов университетов, химико-технологических институтов, аспирантов и преподавателей.  

• Формат: djvu
• Размер: 18,1 Мб
• Скачать:   yandex.disk

ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие 3 Условные обозначения 5Глава 1. Основные положения квантовой механики 7 1.1. Постулаты квантовой механики 7 1.2. Соотношения неопределенностей 17 1.3. Вариационный метод 19 1.4. Вариационный метод Ритца 21 1.5. Теория возмущений 22Глава 2. Одноэлектронные атомы 25 2.1. Решение уравнения Шрёдингера для атома водорода 25 2.1 1.

Решение Ф-уравнения 28 2.1.2. Решение ©-уравнения. Полиномы Лежандра 28 2.1.3. Решение Я-уравнения. Полиномы Лягерра 30 2.2. Атомные орбитали 33 2.3. Расчет различных свойств водородоподобного атома 41 2.4. Спектр водородоподобного атома. Правила отбора 44 2.5. Угловые моменты атома 47 2.5.1. Операторы квадрата и проекции углового момента 47 2.5.2.

Физический смысл квантовых чисел / и т 48 2.5.3. Магнитный орбитальный момент атома 50 2.5.4. Спин электрона 51Глава 3. Многоэлектронные атомы 53 3.1. Метод самосогласованного поля Хартри 54 3.2. Принцип Паули и определители Слэтера 60 3.2.1. Двухэлектронная система 62 3.3. Метод Хартри—Фока 64 3.4. Приближенные аналитические функции атомных орбиталей . 67 3.4.1.

Атомные орбитали Слэтера—Зенера 68 3.4.2. Двухэкспоненциальные и гауссовские АО 70 3.5. Энергетические уровни многоэлектронных атомов 71 3.5.1. Принцип построения периодической системы элементов Д. И. Менделеева 72 3.5.2. Потенциалы ионизации и сродство к электрону 73 3.6. Квантовые числа многоэлектронного атома 74 3.6.1. Полные орбитальные и спиновые квантовые числа 75 3.6.2.

Сверхтонкое взаимодействие 93Глава 4. Теория химической связи 94 4.1. Приближение Борна—Оппенгеймера 95 4.2. Метод валентных связей. Расчет молекулы водорода методом валентных связей 100 4.2.1. Уточненные расчеты молекулы водорода по методу валентных связей 105 4.3. Метод молекулярных орбиталей (МО) 108 4.3.1. Общие положения. Аналогия с теорией многоэлектронного атома 10В 4.3.

2. Приближение линейных комбинаций атомных орбиталей (МО ЛКАО) 110 4.3.3. Уравнения Рутаана 111 4.3.4. Уравнения Рутаана для открытых оболочек 114 4.3.5. Выбор базисных атомных функций 117 4.4. Электронная корреляция 120 4.4.1. Метод конфигурационного взаимодействия 122 4.4.2. Метод многоконфигурационного взаимодействия (МКВ) 124 4.4.3. Метод теории возмущений 125 4.5.

Расчет молекулы водорода по методу МО ЛКАО 127 4.5.1. Основное состояние молекулы водорода 127 4.5.2. Волновая функция и энергия основного состояния Н2 129 4.5.3. Волновые функции возбужденных состояний молекулы Н2 135 4.5.4. Конфигурационное взаимодействие 137 4.6. МО гомоядерных двухатомных молекул 138 4.6.1. Электронные конфигурации гомоядерных молекул 143 4.7.

МО гетероядерных двухатомных молекул 147 4.8. Теорема Гельмана—Фейнмана 149 4.8.1. Теорема вириала и природа химической связи 151 4.8.2. Электростатическая теорема 152Глава 5. Поверхности потенциальной энергии (ШТЭ) молекул 154 5.1. Общее понятие 154 5.2. Пути и энергетика химической реакции 157 5.3. ППЭ и динамика химических реакций 161 5.4.

ППЭ электронно-возбужденных состояний 164 5.5. Колебания молекул 166 5.5.1. Гармонические колебания молекул 167 5.5.2. Расчет термодинамических функций 171 5.6. Топологическое определение молекулярной структуры 173 5.7. Вибронные взаимодействия. Эффекты Яна—Геллера 176 5.7.1. Теорема Яна—Геллера 177 5.7.2. Псевдоэффект Яна—Геллера и эффект Яна—Геллера второго порядка 179Глава 6.

Симметрия молекулярных систем 184 6.1. Операции симметрии 184 6.2. Точечные группы симметрии 186 6.3. Таблицы характеров точечных групп симметрии 189 6.4. Симметризованные орбитали 195 6.5. Вырожденные представления 196 6.6. Прямое произведение 199Глава 7. Расчетные методы квантовой химии 203 7.1. Общая характеристика 203 7.2. Неэмпирические методы 205 7.2.1.

Базисные ряды атомных орбиталей 205 7.2.2. Энергия электронной корреляции 208 7.3. Полуэмпирические методы расчета 210 7.3.1. Основные требования к полуэмпирическим методам 211 7.3.2. Приближение нулевого дифференциального перекрывания . 211 7.3.3. Инвариантность полуэмпирических методов 214 7.3.4. Метод CNDO 216 7.3.4.1. Параметризация CNDO/2 219 7.3.4.2.

Метод Паризера—Парра—Попла (ППП) 240 7.5.1.1. Параметризация для расчета электронно-возбужденных состо¬яний 241 7.5.1.2. Параметризация метода ППП для расчета свойств основных состояний 246 7.5.2. Метод Хюккеля 252Глава 8. Свойства л-сооряженных молекул 255 8.1. Расчет энергий молекулярных орбиталей в методе МОХ. Аннулены . 255 8.1.1. Система циклопропенила 256 8.1.2.

Циклобутадиен 258 8.1.3. Циклопентадиенил. Аналитическое решение и графическое опреде¬ление энергий МО аннуленов 262 8.1.4. Бензол. Правило Хюккеля (4л+2) 265 8.1.5. Циклогептатриенил , 266 8.1.6. Циклооктатетраен 266 8.2. Правило 4л+2 и электронное строение сопряженных циклических со¬единений. Антиароматичность 268 8.3. Расчет коэффициентов при атомных орбиталях в МО Хюккеля . 270 8.

3.1. Этилен 270 8.3.2. Аллил 272 8.3.3. Бутадиен 273 8.3.4. Коэффициенты при АО в векторной и матричной формах. Уравнения метода Хюккеля как задача на собственные значения . . 276 8.4. Высшие полиены 278 8.5. Циклические полнены, имеющие вид колец Мебиуса 280 8.6. Молекулы с гетероатомами 283 8.7.

Электронные плотности, заряды, порядки связей и поляризуемости, матрица плотности первого порядка 287 8.8. Решение уравнении метода ППП для молекулы формальдегида. Сопоставление с хюккелевским расчетом 293 8.9. Свойства альтернантных угловодородов 296 8.10. Теплоты атомизации полиенов 302 8.11. Энергетические критерии ароматичности 304 8.11.1. Хюккелевская энергия резонанса 304 8.11.

2. Дьюаровская энергия резонанса 305 8.11.3. Энергия резонанса для возбужденных состояний 308 8.12. Расчет физических свойств сопряженных соединений 309 8.12.1. Потенциалы ионизации и сродство к электрону 309 8.12.2. Электронные спектры поглощения 311 8.12.3. Спектры ЭПР и распределение спиновой плотности в сопряженных молекулах 312 8.13.

Индексы реакционной способности я-сопряженных молекул 316 8.13.1. Общие ограничения 316 8.13.2. Приближение изолированной и реагирующей молекулы 318 8.13.3. Электрофильное замещение 319 8.13.4. Нуклеофильное замещение 323 8.13.5. Реакции радикального замещения 327 8.13.6. Реакции присоединения 330Глава 9.

Качественные методы определения пространственного и электронного строения молекул 331 9.1. Принципы качественной теории молекулярных орбиталей . 332 9.2. Взаимодействие двух орбиталей 333 9.3. Взаимодействие нескольких орбиталей фрагментов 337 9.4. Построение орбиталей сложных молекул 340 9.4.1. Орбитали связей и групп 340 9.4.2. Молекулярные орбитали этилена и иона метония 343 9.

1.2. АН3- и АХ3-системы 375 10.1.3. АН4-системы 376 10.1.4. А2Н4-системы 378 10.Z Теория гибридизации 381 10.2.1. Локализованные молекулярные орбитали 381 10.2.2. ЛМО и концепция гибридизации атомных орбиталей 385 10.2.3. Гибридизация и пространственная направленность химических связей 388 10.2.4. Неэквивалентные гибридные атомные орбитали 394 10.3.

Теория отталкивания электронных пар валентных орбиталей . 397 10.3.1. Основные положения 397 10.3.2. Развитие теории ОЭПВО 399 10.3.3. Недостатки теории ОЭПВО и отклонения от ее предсказаний . 404Глава 11. Строение координационных соединений 407 11.1. Координационная связь 407 11.2. Типы координационных полиэдров 409 11.3. Теория кристаллического поля 414 11.3.1.

Расщепление ^уровней центрального иона 416 11.3.2. Количественная оценка расщеплений 420 11.3.3. Спеггрохимический ряд 422 11.3.4. Комплексы сольного и слабого полей. ТКП и магнитные свойства комплексов 424 11.3.5. Энергия стабилизации кристаллическим полем 428 11.3.6. Более строгое рассмотрение расщепления уровней для d -конфигураций центральных ионов 430 11.4.

Применение теории молекулярных орбиталей для описания электронного строения координационных соединений 433 11.4.1. МО координационных соединений с лигандами, имеющими а-орбитали 434 11.4.2. МО координационных соединений с лигандами, имеющими р- и я-орбитали 437 11.4.3. я-Комплексы и металлоцены 440 11.4.4. Правило 18 электронов 448 11.5.

Деформации координационных полиэдров и эффекты Яна—Геллера 453Глава 12. Структурно нежесткие молекулы 455 12.1. Основные типы структурной нежесткости 456 12.2. Методы исследования структурно нежестких молекул 459 12.3. Электронная природа структурной нежесткости молекулы 465 12.4. Полигонные перегруппировки 468 12.4.1. Пирамидальная инверсия трикоординированных структур .

469 12.4.2. Плоская инверсия дикоордннированных структур 471 12.4.3. Тетраэдрическая инверсия тетракоординированных структур . 472 12.4.4. Пентакоординированные структуры. Псевдовращение Берри 476 12.4.5. Структуры с более высокими координационными числами . 479 12.5. Туннельный механизм превращений структурно нежестких молекул . 480 12.6. Таутомерия 481 12.7.

Внутреннее вращение 485Глава 13. Сохранение орбитальной симметрии в химических реакциях . 490 13.1. Перициклические реакция 491 13.1.1. Реакции циклоприсоединения 492 13.1.2. Электроциклические реакции 493 13.1.3. Сигматропные реакции 495 13.2. Анализ перициклических реакций с помощью метода корреляционных диаграмм 496 13.2.1. Циклоприсоедянение 496 13.2.2.

Обобщенное правило Вудворда—Хоффмана и свойства хкжкелевсхнх и мебиусовсхих систем базисных орбиталей 510 13.4. Применение теории возмущений для анализа перициклических реакций 511 13.4.1. Расчет энергий взаимодействия по методу межмолекулярных орбиталей 512 13.4.2. Расчет начальных участков пути химической реакции 516 13.5. Граничные орбитали взаимодействующих молекул и оптимальный путь химической реакции 519Глава 14. Метод МО для твердого тела 523 14.1. Трансляционная симметрия 524 14.2. МО и энергетические зоны 526 14.3. Плотность состояний 530Указания к решению задач 534 Ответы и решения задач 538

Приложения 551

О том, как читать книги в форматах pdf, djvu — см. раздел «Программы; архиваторы; форматы pdf, djvu и др.»

1.  
2. Астрономия
3. Биология
4. География
5. Естествознание

.

Иностр. языки.

• Информатика
• Искусствоведение
• История
• Культурология
• Литература
• Математика
• Менеджмент
• ОБЖ
• Обществознание
• Психология
• Религиоведение
• Русский язык
• Физика
• Философия 
• Химия:
• Средняя школа
• Решение задач
• ГИА (экзамен)
• ЕГЭ (экзамен)
• ГДЗ по химии
• Высшая школа
• Экология
• Экономика
• Юриспруденция
• Школа — и др.
• Студентам — и др.
• Экзамены школа
• Абитуриентам
• Библиотеки 
• Справочники
• Рефераты
• Прочее

Copyright  © 2006-2007   Alexander Vasiliev , St. Petersburg,   Russia,   info@alleng.ru

Источник: https://alleng1.org/d/chem/chem93.htm

Комплексные соединения d-элементов

Всего было 1 предложений, заказчик выбрал автора Eynnenen Нужна курсовая работа по химии. Готовая работа уже есть, но препод не принял.

Надо добавить практические примеры ОБЯЗАТЕЛЬНО! Еще нужно вывод переделать. Переделать до завтрашнего утра! Заплачу больше за срочность.

На нашем сервисе более 22153 профессиональных исполнителей, которые готовы выполнить ваше задание. Опишите его и получите их предложения с ценой.

Автор24 — это биржа, где напрямую у преподавателей/аспирантов/репетиторов можно заказать выполнение работы «тема»

18 сентября 2017

Заказчик создал задание на выполнение Курсовой работы по предмету Химия

18 сентября 2017

15 исполнителей откликнулись

18 сентября 2017

Заказчик переписывался с автором Eynnenen

18 сентября 2017

Заказчик выбрал автора Eynnenen, который предложил выполнить работу за 900 руб. и уже выполнял аналогичные типы работ

21 сентября 2017

Автор выполнил работу по теме Комплексные соединения d-элементов за 3 дня и уложился в заданный срок

21 сентября 2017

Заказчик принял работу с первого раза и оплатил заказ

21 сентября 2017

Заказчик оставил положительный отзыв, оценил сотрудничество на 4

Закажи её у наших авторов!

Многоструктурное описание электронного строения молекул

Классические структурные формулы ароматических соединений и соединений алифатического ряда с сопряженными связями, правильно передавая последовательность связи атомов (химическое строение), в одном отношении недостаточны: эти формулы не отражают истинного распределения электронной плотности. Так, например, из классической формулы карбонат-аниона следует, что с атомом углерода простой связью связан…

Уравнение Гаммета для реакций электрофильного ароматического замещения Основное уравнение уравнение Гаммета описывает влияние мета- или пара-заместителя

на реактивность функциональной группы

в производных бензола

Основное уравнение имеет вид:

где

и

— константы скорости и равновесия, соответственно, для данной реакции с

;

и

касаются реакции

, то есть при

— характеристическая константа заместител…

Типы карбокатионов Известны два вида карбокатионов — ионы карбению и карбония (ониевые катионы ).Ионы карбения являются производными катиона

, они могут образовываться при протонировании карбенов.Химия карбениевих ионов разрабатывалась в работах Байера, Гомберга, Вальдена и Ганча (сначала по предложению Байера назывались карбониевыми ионами). Термин «ион карбения» введен Дильтеем 20 лет позже.

Ола предложил…

Структурные критерии

Ароматические соединения отличаются от неароматических особой геометрией молекулы.

Поскольку в настоящее время существуют надежные экспериментальные методы определения геометрических параметров молекулы, копланарность и степень выравненн…

• Химия
• Курсовая работа

Источник: https://Author24.ru/lenta/2268534/

Описать электронное строение молекул CO и CN с помощью метода валентных связей (ВС) и метода молекулярных орбиталей. Какая из молекул характеризуется большей кратностью связей

Задачи

Описать электронное строение молекул CO и CN с помощью метода валентных связей (ВС) и метода молекулярных орбиталей. Какая из молекул характеризуется большей кратностью связей.

Решение: По методу валентных связей (Дж.Льюис,1916) возникновение связи осуществляется за счет образования общей электронной пары между двумя атомами, в которую входит по одному электрону от каждого атома.

• Электронные строения атомов:
• 6С – 1s22s22p2
• 7N – 1s22s22p3
• 😯 – 1s22s22p4
• Распределение электронов по квантовым ячейкам в основном и возбужденном состояниях:
• 6С – 1s22s22p2
• s                      p
•  В = 2
•   6С*       – возбужденное состояние
• s                      p
• В = 4
• 7N – 1s22s22p3
• В основном состоянии:
• s                      p
• На внешнем энергетическом уровне нет свободных орбиталей, поэтому для азота В=3, аналогично для кислорода:
• 😯 –  1s22s22p4
• s                      p
• В=2
• : С   : : Ö :        H   : C  :  : : N :   (CN–  )
• С  = О                  С   ≡ N
• Связи ковалентные полярные, смещены в сторону более электроотрицательных элементов (С →О; С →N)
• Кратность связи равна 2 в молекуле СО и 3 в ионе СN– .

По методу молекулярных орбиталей при образовании из отдельных атомов многоатомной частицы электроны попадают в зону притяжения нескольких атомных ядер, т.е. становятся общими для всей частицы. В результате атомные орбитали трансформируются в молекулярные орбитали (МО).

Заполнение МО в молекулах и ионах и характеристики связи можно представить в виде табл. 4.

Таблица 4 – Заполнение МО в молекуле СО и ионе CN–

Тип МО	CN–	CO
σх разр π yразр    πzразр     π yсв   πzсв        σх св        σs разр        σs св	__ __        __ ↑↓ ↑↓     ↑↓ ↑↓ ↑↓	__ __    __ ↑↓ ↑↓     ↑↓ ↑↓ ↑↓
Кратность связи	3	3

Многоатомные частицы, имеющие одинаковое расположение электронов в молекулярных орбиталях, называются изоэлектронными. Такие частицы имеют близкие по значению параметры связи. К таким частицам относятся N2, CN–, CO и NO+.

Источник: https://einsteins.ru/subjects/chemistry/zadachi-chemistry/resheno-262

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

• Cтраница 1
• Описание электронной структуры молекулы РЎ2Рќ2 РІ рамках метода локализованных РњРћ РёСЃС…РѕРґРёС‚ РёР· линейности молекулы.  [1]
• Понятие лоджий очень СѓРґРѕР±РЅРѕ для описания электронной структуры молекул.  [3]
• Применяя представление Рѕ резонансе структур Рє описанию электронной структуры молекул, следует всегда помнить, что отдельные резонансные структуры РЅРµ выражают физически реальных состояний молекулы.  [4]

Метод Р’РЎ, как Рё метод РњРћ, представляет СЃРѕР±РѕР№ вариант орбитального описания электронной структуры молекулы. Р’ нем, как Рё РІ методе РњРћ, может быть формулировано СЏ-электронное приближение. Последовательное Рё достаточно полное развитие методов Р’РЎ Рё РњРћ позволяет установить, что РІ отношении РІРёРґР° получаемых волновых функций РѕР±Р° метода РїРѕ существу имеют общую РѕСЃРЅРѕРІСѓ.  [5]

В некоторых случаях, без учета резонанса структур, в рамках метода ВС может получаться качественно неправильное описание электронной структуры молекулы.

Так, для бензола ни одна из двух классических формул Кекуле не отражает реальной симметрии молекулы, а также ее физических и химических свойств.

Длина СЃРІСЏР·Рё углерод — кислород РІ нем равна 0 115 — РЅРј, тогда как длина нормальной РґРІРѕР№РЅРѕР№ СЃРІСЏР·Рё РЎРћ ( РІ кетонах) равна 0 122 РЅРј, Р° расчетная длина тройной СЃРІСЏР·Рё РЎРћ — 0 110 РЅРј.  [6]

В некоторых случаях, без учета резонанса структур, в рамках метода ВС может получаться качественно неправильное описание электронной структуры молекулы.

Так, для бензола ни одна из двух классических формул Кекуле не отражает реальной симметрии молекулы, а также ее физических и химических свойств.

Другой пример-РґРёРѕРєСЃРёРґ углерода РЎРћРі — Длина СЃРІСЏР·Рё углерод-кислород РІ нем равна 0 115 РЅРј, тогда как длина нормальной РґРІРѕР№РЅРѕР№ СЃРІСЏР·Рё РЎРћ ( РІ кетонах) равна 0 122 РЅРј, Р° расчетная длина тройной СЃРІСЏР·Рё РЎРћ-0110 РЅРј.  [7]

Эти экспериментальные данные позволяют провести описание электронной структуры молекулы РїСЂРё помощи двухцентровых орбиталей метода ЛМО.  [9]

Развитие исследований процессов атомных Рё молекулярных столкновений, рассеяния, сопровождаемого реакциями, Р° также предиссо-циационных явлений вызвало РІ последнее время оживление интереса Рє теории валентных связей как Рє методу получения кривых Рё поверхностей потенциальной энергии ( СЃРј., например, [21, 210]), Р’ традиционной формулировке теории валентных связей молекулярная волновая функция записывается как произведение волновых функций составляющих атомов. Обычно это позволяет получать качественно правильную картину диссоциационных процессов. Точность вычислений может быть улучшена учетом РІ волновой функции дополнительных структур. Однако, прибегая Рє многоструктурному методу валентных связей точно так же, как Рё РІ многоконфигурационных методах Хартри — Фока, РјС‹ вынуждены расстаться СЃ простой картиной, достигаемой РІ рамках модели независимых электронов. Р’ данном разделе излагается модельный РїРѕРґС…РѕРґ для описания электронной структуры молекул, который может рассматриваться как простое обобщение Рё метода молекулярных орбиталей, Рё метода валентных связей. Речь идет Рѕ применении этих РґРІСѓС… методов РІ сочетании РґСЂСѓРі СЃ РґСЂСѓРіРѕРј, что, СЃ РѕРґРЅРѕР№ стороны, устраняет РјРЅРѕРіРёРµ РёС… недостатки, Р° СЃ РґСЂСѓРіРѕР№ — сохраняет простую физическую картину электронной структуры, достигаемую РїСЂРё использовании модели независимых электронов.  [10]

Помимо многообразия физических экспериментов по ЯМР широкому использованию этого метода способствует также большое разнообразие магнитных ядер, важных с химической точки зрения.

Эти ядра важны и при исследованиях в неорганической химии. Кроме того, значительный интерес представляет спектроскопия ЯМР на ядрах многих металлов.

�змерение этих постоянных позволяет проверить надежность квантовомеханических методов, используемых для описания электронной структуры молекул.

Таким образом, РЅР° сегодняшний день спектроскопия РЇРњР  является необходимым методом для всех областей науки, Р±СѓРґСЊ то биология, С…РёРјРёСЏ или физика.  [11]

Страницы:      1

Источник: https://www.ngpedia.ru/id211802p1.html

Электронное строение молекул. Валентные схемы. Гибридизация АО

• Электронное строение молекул:
• Электронная структура–это сведения о состоянии и характере движения электронов в молекуле: состав и вид волновых функций, описывающих движение электронов, распределение электронной плотности в пределах молекулы, энергии взаимодействия отдельных атомов и целых групп атомов, различные виды энергии молекулы в целом и др.
• Валентные схемы:

Метод Валентных связей(метод валентных схем), метод приближенного решения электронного уравнения Шрёдингера для многоэлектронных молекулярных систем. Основан на представлениях о двухцентровых хим. связях между атомами в молекуле, образуемых двумя электронами. Эти представления являются обобщением на многоатомные молекулы приближения Гайтлера — Лондона, позволившего впервые с помощью квантовомеханических методов объяснить хим. связь в молекуле Н2.

Основная физическая идея валентных связей метода состоит в том, что волновая функция молекулы выражается через волновые функции составляющих ее атомов. Образование хим. связи рассматривается как результат спаривания спинов свободных электронов атомов.

Тем самым валентных связей метод дает обоснование одному из основных положений теории валентности: валентность нейтрального атомаравна числу свободных электронов в его валентной оболочке.

Каждому валентному штриху, соединяющему атомы А и В в структурной формулемолекулы, отвечает двухэлектронная функция валентной связи ХАВ(1,2), к-рая представляется в виде произведения двух волновых функций: пространственной Ф(1,2), симметричной относительно перестановки координат электронов, и спиновой (1,2), антисимметричной относительно такой перестановки и описывающей систему двух электронов с противоположными спинами; цифры 1 и 2 в этих обозначениях указывают пространств.координаты или спиновые переменные первого и второго электронов либо те и другие одновременно.

1. Гибридизация АО:
2. Гибридизация АО — это взаимодействие (смешение) разных по типу, но близких по энергии атомных орбиталей данного атома с образованием гибридных орбиталей одинаковой формы и энергии.
3. АО с большой разницей в энергии (например, 1s и 2р) в гибридизацию не вступают. В зависимости от числа участвующих в гибpидизации p-АО возможны следующие виды гибридизации:
4. · для атомов углерода и азота — sp3, sp2 и sp;
5. · для атома кислорода — sp3, sp2;
6. · для галогенов — sp3.

МВС. Описание химической связи в молекуле водорода Хайтлером и Лондоном. Обменное взаимодействие. Потенциальные кривые. Эффективный заряд атомного ядра. Направленность и насыщаемость ковалентной связи. Ограниченность МВС.

МВС. Описание химической связи в молекуле водорода Хайтлером и Лондоном. Обменное взаимодействие:

Теория валентных связей (метод валентных связей, метод валентных схем, метод локализованных электронных пар) — приближённый квантовохимический расчётный метод, основанный на представлении о том, что каждая пара атомов в молекулеудерживается вместе при помощи одной или нескольких общих электронных пар.

Теория валентных связей заложена в 1927 году В.Гайтлером и Ф.Лондоном на примере квантовохимического расчёта молекулы водорода.

В основе теории валентных связей лежит гипотеза о том, что при образовании молекулы из атомов, последние в значительной мере сохраняют свою электронную конфигурацию, а связывание атомов достигается в результате обменаэлектронов между ними и спаривания спинов двух электронов, находящихся на атомных орбиталях исходных атомов.

Электронная пара оказывается размазанной по всему пространству молекулы с различной плотностью, причём на линии связи между ядрами имеется сгущение электронной плотности по сравнению с другими областями пространства.

Это сгущение электронной плотности на линии, связывающей ядра атомов, вызывает стягивающее действие на ядра и, соответственно, приводит к образованию химической связи.

Энергия связи определяется в основном обменным интегралом, величина которого существенно зависит от степени перекрывания атомных орбиталей атомов.

Потенциальные кривые:

Потенциальная Кривая — зависимость потенциальной энергии от координаты.Потенциальная «Яма» — минимум потенциальной энергии и его окрестность.Потенциальный «Барьер» — максимум и его окрестность.

• Эффективный заряд атомного ядра:
• Смотри Вопрос №10.
• Направленность и насыщаемость ковалентной связи:

Насыщаемость ковалентной связи обусловлена ограниченными валентными возможностями атомов, т.е. их способностью к образованию строго определенного числа связей, которое обычно лежит в пределах от 1 до 6.

Общее число валентных орбиталей в атоме, т.е. тех, которые могут быть использованы для образования химических связей, определяет максимально возможную валентность элемента.

Число уже использованных для этого орбиталей определяет валентность элемента в данном соединении.

Направленность ковалентной связи является результатом стремления атомов к образованию наиболее прочной связи за счет возможно большей электронной плотности между ядрами. Это достигается при такой пространственной направленности перекрывания электронных облаков, которая совпадает с их собственной.

Исключение составляют s-электронные облака, поскольку их сферическая форма делает все направления равноценными. Для p- и d-электронных облаков перекрывание осуществляется вдоль оси, по которой они вытянуты, а образующаяся при этом связь называется σ-связью. σ-Связь имеет осевую симметрию, и оба атома могут вращаться вдоль линии связи, т.е.

той воображаемой линии, которая проходит через ядра химически связанных атомов.

Ограниченность МВС:

К сожалению, теория валентных связей оставалась умозрительной, физический смысл избирательной гибридизации был неясным. Теория валентных связей не позволяла объяснить образование одноэлектронной химической связи, трёхцентровой двухэлектронной химической связи, многоцентровых химических связей в некоторых металлороганических соединениях.

В настоящее время в квантовой химии доминирует теория молекулярных орбиталей, развитаяР.Малликеном.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/19_398997_elektronnoe-stroenie-molekul-valentnie-shemi-gibridizatsiya-ao.html

ПОИСК

    Представление о резонансе часто используют для качественного описания строения молекул, но по мере усложнения структуры (скажем, при переходе от бензола к нафталину, пиридину и т. п.) количественные расчеты валентных схем становятся все более затруднительны. Поэтому для решения волновых уравнений чаще применяют другой метод, метод молекулярных орбиталей.

Если с точки зрения этого метода качественно рассмотреть молекулу бензола, то можно видеть, что каждый атом углерода, связанный с тремя другими атомами, использует 5р -орбитали для образования а-связей, так что все 12 атомов лежат в одной плоскости.

Кроме того, каждый атом углерода имеет еще р-орбиталь, которая может в равной мере перекрываться с двумя соседними р-орбиталями. Перекрывание шести таких орбиталей (рис. 2.1) дает шесть новых орбиталей, три из которых, связывающие (они показаны на рис. 2.1), называются я-орбиталями.

Все три я-орбитали занимают примерно одинаковое пространство, одна из них имеет самую низкую энергию, а две другие являются вырожденными. Каждая орбиталь имеет узловую область, которая является плоскостью кольца, и разделяется иа две части, расположенные над плоскостью и под ней. Две высокоэнергетические орбитали (рис. 1, б и е) имеют еще другую узловую область.

220]

    Кроме объяснения с электронной точки зрения, главным образом в рамках квантовой химии, различных факторов, от которых зависят геометрические параметры и вообще геометрия органических соединений, можно указать на специфические, стереохимические проблемы, которые также были поставлены на повестку дня в относительно недавнее время.

Это, во-первых, вопрос об электронном строении циклопропана, в связи с чем всплыла идея об изогнутых связях. Ныне принимается, что изогнутые связи, т. е. связи, в которых максимум плотности электронного облака, осуществляющего связь, не лежит на прямой линии, соединяющей два данных атома, представляет собою правило, а не исключение.

Применительно к двойной связи возникла даже идея заменить ее 0, л-электронную модель описанием при помощи таких изогнутых связей. Вторая проблема — это сохранение сопряжения в молекулах с нарушенной копланарностью. Предложенные здесь электронные объяснения — это явные гипотезы ad ho .

Третья проблема — это природа тормозящего потенциала при вращении вокруг простых С — С-связей. Здесь было выдвинуто много различных объяснений и одно из них сводится к отказу от ставшего уже каноническим положения о sp -гибридизации насыщенного атома углерода.

Более того, пошатнулось само понятие о гибридизации — возникают сомнения, имеет ли оно вообще физический смысл, появилась склонность рассматривать его как служебное, временное, которым пользуются потому, что электронное строение молекул еще не удается изучить достаточно детально. Наконец, четвертая проблема, может быть, самая важная,— это строение переходных комплексов, которые плохо поддаются изучению методами экспериментальной физики и для которых можно получить лишь качественные и не очень надежные данные методами теоретической физики. [c.354]

    Теория строения атома основана на законах, описывающих движение микрочастиц (электронов, атомов, молекул) и их систем (например, кристаллов). Массы и размеры микрочастиц чрезвычайно малы по сравнению с массами и размерами макроскопических тел.

Поэтому свойства и закономерности движения отдельной микрочастицы качественно отличаются от свойств и закономерностей движения макроскопического тела, изучаемых классической физикой. Движение и взаимодействия микрочастиц описывает квантовая (или волновая) механики.

Она основывается на представлении о квантовании энергии, волновом характере движения микрочастиц и вероятностном (статистическом) методе описания микрообъектов. [c.16]

    И поэтому, если рассматривать описанное выше замыкание кольца как необходимую предпосылку для появления того комплекса свойств, который обычно связывают с представлением об ароматичности соединения, то остается лишь один шаг до того, чтобы признать эту особенность строения (а именно замыкание кольца) качественным критерием, определяющим класс ароматических соединений. Если принять это для специального случая молекул СаН , все атомы углерода которых находятся в 5р2-гибридных состояниях, то можно установить, как это делается в следующем параграфе, классификацию, согласующуюся с топологией и-электронной системы. [c.186]

Льюиса о валентных (льюис овых) структурах и показано, что уже на основе представлений об обобществлении электронных пар и простого правила октета при помощи логических рассуждений о кратности связей и формальных зарядах на атомах удается без сложных математических выкладок, как говорится на пальцах , объяснить строение и свойства многих молекул.

По существу, с этого начинается ознакомление с пронизывающими всю современную химию воззрениями и терминами одного из двух основных подходов в квантовой теории химического строения-метода валентных связей (ВС).

К сожалению, несмотря на простоту и интуитивную привлекательность этих представлений, метод ВС очень сложен в вычислительном отношении и не позволяет на качественном уровне решать вопрос об энергетике электронных состояний молекул, без чего нельзя судить о их строении.

Поэтому далее квантовая теория химической связи излагается, в основном, в рамках другого подхода-метода молекулярных орбиталей (МО). На примере двухатомных молекул вводятся важнейшие представления теории МО об орбитальном перекрывании и энергетических уровнях МО, их связывающем характере и узловых свойствах, а также о симметрии МО.

Все это завершается построением обобщенных диаграмм МО для гомоядерных и гете-роядерных двухатомных молекул и обсуждением с их помощью строения и свойств многих конкретных систем попутно выясняется, что некоторые свойства молекул (например, магнитные) удается объяснить только на основе квантовой теории МО.

Далее теория МО применяется к многоатомным молекулам, причем в одних случаях это делается в терминах локализованных МО (сходных с представлениями о направленных связях метода ВС) и для их конструирования вводится гибридизация атомных орбиталей, а в других-приходится обращаться к делокализованным МО. Обсуждение всех этих вопросов завершается интересно написанным разделом о возможностях молекулярной спектроскопии при установленни строения соединений здесь поясняются принципы колебательной спектро- [c.6]

    До сих пор мы рассматривали ковалентные связи на основании представлений о перекрывании атомных орбит, при неявном предположении, что электроны, не занятые в связях, занимают такие же орбиты, как и в изолированных атомах.

Лучшим и наиболее хорошо известным примером является молекула бензола, для которой уже давно стали ясны недостатки формулы, предложенной Ке-куле. Если бы в молекуле бензола имелись три двойные связи углерод — углерод, как в структуре Кекуле, то по химическому поведению эта молекула должна была бы напоминать этилен, т. е. легко присоединять галогены и галогеноводороды.

Хотя и можно получить продукты присоединения к бензолу, эта молекула обычно дает продукты замещения далее, для разрушения бензольного кольца необходимы очень жесткие условия, тогда как три этиленовые связи должны были бы легко разрываться при окислении.

Кроме того, связь С—С в этане длиннее связи С=С в этилене, так что бензол со структурой Кекуле должен был бы быть несимметричным шестиугольником, тогда как на самом деле он является плоским правильным шестиугольником. Плоское строение с углами 120 показывает, что углеродный остов и связанные с [c.117]

    Электроны можно взвесить и измерить их энергию, но движение их нельзя описать точно. Это ограничение есть следствие так называемого принципа неопределенности, который утверждает в математическом выражении, что нельзя одновременно знать положение электрона и его анергию. Вследствие малой величины массы электрона акт измерения нарушает нормальное его поведение.

Принципы классической механики неприменимы к электрону. Его поведение описывается уравнениями волновой механики. Это описание принимает в расчет те свойства электрона, которые похожи на свойства светового луча.

Уравнения волновой механики с успехом объясняют многие факты, связанные с поведением,электронов, такие, как тенденцию электронов образовывать пары, зависимость их энергии от относительного положения в атоме и молекуле. Только атом водорода полно и точно описан математически.

Для исследования более сложных структур могут быть применены или приближенные математические методы, или чисто качественные соображения, основанные на аналогии с математическими приемами. Эти качественные приближения полезны для понимания строения и реакционной способности органических молекул. [c.100]

(Она позволяет дать полуколнчественное описание химической связи без сложных математических вычислений интегралов или проведения итерационных процедур.) В гл. 16 рассматриваются колебания молекул, а в гл. 17 — их магнитные свойства (главным образом магнитный резонанс).

Эти две главы иллюстрируют проблемы, не связанные с электронными волновыми функция.ми. Более того, если магнетизм рассматривается в чисто спиновом приближении, то базисный набор, являющийся полным в рамках этого приближения, может быть использован для построения волновых функций.

Глава 18, посвященная химической кинетике, показывает, что многие важные сведения удается получить на основе чисто качественного применения кваитовохнмических представлений. [c.8]

    Электронное строение молекулы PFs (I) подробно исследовано неэмпирическим методом ЛКАО МО ССП [162]. Использовался двухкомпонентный базис гауссовых функций с включением дополнительной d-AO на атоме Р, экспонента которой была оптимизирована для симметрии Озь, отвечающей экспериментальной геометрии молекулы [144].

Расчеты проведены для ряда структур симметрии Dsh, 2 и s- Хотя -функции могут не учитываться при качественном описании, они играют заметную роль в связывании, как показывает анализ заселенностей. Установленное расчетом для структуры Bsh различие в длинах аксиальной (1,571 А) и экваториальной (1,542 А) связей хорощо согласуется с экспериментальными данными [144].

Вычисленный барьер псевдовращения по Берри [159], т. е. разность энергий между тригонально-бипирамидальной и квадрат-но-пирамидальной структурами PFs, составляет 4,8 ккал/моль в хорошем согласии с экспериментальными оценками. В пренебрежении d-функциями получено более высокое значение барьера 8,5 ккал1моль.

Механизм турникетного вращения [160, 161] для молекулы PFs квантовохимическим расчетом не подтверждается. [c.95]

    Какая же связь между превращение.м органической химии в количественную науку и электронными теориями Известно, что ход химической реакции, природа конечных продуктов, их выход — все это функция от состава и строения исходных продуктов и от условий, в которых протекает их взаи.модействие — химическая реакция.

Только такой путь к познанию закономерностей химических превращений. южет быть кратчайшим — все остальные пути будут более долгими и трудоемкими или приведут лишь к поверхностным результатам. Собственно последователей Бутлерова в этом убеждать и не надо, ибо основное положение теории химического строения, как мы уже говорили (стр.

410), сводится к тому, что химическая натура молекулы определяется натурой элементарных составных частей, количеством их и химическим строением [25, стр. 70]. Но в классической теории химического строения эта зависимость химических свойств органических молекул от их химического строения носит качественный характер.

Для того, чтобы зависимость между реакционной способностью молекул, например значениями энергий активации органических реакций с их участием, от строения реагентов была количественной, необходимо не только иметь общее представление о более тонких деталях этого строения, но и обладать набором отвечающих им количественных характеристик.

Решение этой задачи невозможно без электронных теорий, которые уже теперь показали себя способными к количественному описанию тонкого строения органических молекул, а в будущем обгщают делать это несравнимо точнее и полнее. [c.414]

    В третьей части изложены вопросы применения электронной спектроскопии для решения ряда специальных проблем органической химии.

Здесь показаны возможности абсорбционной спектроскопии в качественном и количественном анализе, а также при изучении химического равновесия и кинетики реакций.

Особое внимание уделено новому перспективному методу спектрохимии — скоростной спектроскопии, до сих пор не описанному в монографиях по электронной спектроскопии. Соответствующий параграф 7.2 написан ст. научн. сотрудником О. Д. Дмитриевским. Глава 8, написанная доцентом Т. Г.

    Двумя основными методами в теории химической связи являются метод валентных связей и метод молекулярных орбиталей . Известно, что, несмотря на внешнюю разницу в подходах, эти методы но суш еству отличаются исходными позициями приближения к более разработанным формам, в которых они становятся идентичными.

А именно, в методе валентных связей преувеличивается, а в методе молекулярных орбиталей недооценивается электронная корреляция (снижение вероятности одновременного нахождения двух электронов в одном и том же месте, вызванное межэлектронным отталкиванием).

Естественно поэтому, что оба метода в большинстве случаев приводят к согласуюш имся выводам. Однако, несмотря на отсутствие принципиальной разницы, между обоими методами существует большая разница с точки зрения их практического использования.

Сравнительная простота молекулярно-орбитальных расчетов привела к их подавляющему чрличественному преобладанию. А это обстоятельство привело в свою очередь к использованию метода молекулярных орбиталей и в качестве языка для обсуждения свойств молекул, не опирающегося на проделанный расчет.

Между тем в качестве основы для создания такого языка метод валентных связей обладает несомненным преимуществом. Действительно, концепция резонанса — основанная на методе валентных связей качественная теория химического строения — оперирует, с соблюдением определенных правил , валентными структурами.

В выборе валентных структур и в суждении о них можно руководствоваться химической интуицией, поскольку они представляют собой пусть фиктивные, но молекулоподобные многоэлектронные системы.

Напротив, в качественных рассуждениях, использующих молеку-лярщде орбитали, интуиция химика, опирающаяся на звание свойств молекул и химических связей, а не орбиталей, бессильна. И все же при обсуждении свойств органических комплексов переходных металлов предпочтение отдается молекулярно-орбитальному языку, а не языку теории резонанса. Объясняется это непомерно большим числом резонансных структур, необходимых для резонансного описания комплексов .  [c.10]

Смотреть страницы где упоминается термин Качественное описание электронного строения молекул: [c.10]    Смотреть главы в:

Начала квантовой химии -> Качественное описание электронного строения молекул

• Молекула строение
• Электронное строение
• Электронное строение молекул
• электронами электронное строение

© 2019 chem21.info Реклама на сайте

Источник: https://www.chem21.info/info/1483687/