'

4.3.3. Химическая связь

Понравилась презентация – покажи это...





Слайд 0

4.3.3. Химическая связь Атомы образуют прочные соединения - молекулы Чем вызываются силы, удерживающие их Аналитически задача решается полностью только в случае простейших атомов H и He Два приближения 4.3.3.А. Метод молекулярных орбиталей Одноэлектронное приближение Вопросы Почему одни атомы способны объединиться, а другие - нет Какова величина энергии связи Можно получить рассчитав электронную структуру образований Ответ Метод молекулярных орбиталей (ММО Метод валентных связей (МВС). Как и в случае атома Движение данного электрона в некотором усредненном поле, создаваемом ядрами и остальными электронами.


Слайд 1

Разрешенные орбитали заполняются двумя электронами на каждую, начиная с наинизшего.состояния Рассматриваем только внешнюю, валентную, орбиталь Пусть на ней только один электрон. Отличие от атома Каждому электрону соответствует Молекулярная орбиталь Волновая функция ? Многоцентровая задача Не участвуют в образовании химической связи Вид их волновых функций и собственные значения энергии сохраняются после образования химической связи Двухатомная молекула АВ Собственное значение энергии Электроны внутренних оболочек


Слайд 2

? должна быть близка к ?В. Метод линейной комбинации атомных орбиталей (ЛКАО) ? = сА?А + сВ?В сА и сВ - коэффициенты, которые необходимо найти Вариационный принцип Ритца Основному состоянию отвечают ?, обеспечивающие минимальное значение собственной энергии Умножаем уравнение Шредингера слева на ?*, интегрируем по всему пространству Молекулярная орбиталь ? не должна значительно отличаться от ?А свободнго атома А Около ядра А Около ядра В Значение гамильтониана преимущественно определяется свойствами остова А


Слайд 3

Появляются интегралы Ei близка к значению энергии электрона в основном состоянии свободного атома Резонансный интеграл Интеграл перекрывания Требование минимальности энергии Секулярные или вековые уравнения


Слайд 4

Чтобы система имела решение, необходимо равенство нулю детерминанта Левая часть ? f(E) Пусть ЕА < EB Решение - точки пересечения f(E) с осью абсцисс При энергиях ЕА и EB ? f(E)<0 Решения уравнения справа от EB и слева от ЕА Энергетический промежуток между собственными значениями, отвечающим комбинированной волновой функции, оказывается больше. Уровни «отталкиваются» друг от друга.


Слайд 5

Промежуток зависит от расстояния между ядрами R Собственные значения Е, соответствующие комбинированной ?, не равны друг другу вследствие взаимного отталкивания уровней Правило справедливо и для многоатомных молекул Справедливо, когда ?А и ?В имеют одинаковую симметрию. Правило непересечения При разной симметрии ? и S равны 0 или малы ЕА(R) и EB(R) пересекаются Два решения для комбинированной ?. Одно ниже, другое - выше ЕА(R) и EB(R) не пересекаются Энергия комбинированной волновой функции не отличается от ЕА и EB


Слайд 6

Двухатомная молекула с одинаковыми ядрами Гомоядерная молекула Простейшая система - Н2+ EA= EB= EH Дважды вырожденный уровень расщепляется на два. Нижний уровень Минимум при R=R0 Энергия связи l0. Устойчивое состояние Связывающая молекулярная орбиталь Верхний уровень Молекула неустойчива, самопроизвольно распадается Разрыхляющая или антисвязывающая молекулярная орбиталь Антисвязывающая смещена больше, чем связывающая


Слайд 7

Образование химической связи в молекуле Не2 не возможно Связывающее состояние Молекулярный ион водорода Разрыхляющее состояние


Слайд 8

Плоскость, проходящая через середину, является узловой Связывающая МО симметрична относительно центра молекулы Разрыхляющая – антисимметрична g - четная /gerade/ ?g1s ?u*1s u - нечетная /ungerade / Связывающая МО Заряд электрона в большей степени сконцентрирован в середине между ядрами, чем при простой суперпозиции электронных плотностей. Протяженность связывающей МО в направлении, перпендикулярном оси молекулы, не велика Ее “эффективная” толщина меньше равновесного межъядерного расстояния. Антисвязывающая МО Электронная плотность «выталкивается» из середины между ядрами При пересечении плоскости ? изменяет знак ?-орбитали Обе МО симметричны относительно вращения вокруг оси молекулы


Слайд 9

Электронная плотность концентрируется в области между ядрами Кулоновская энергия оказывается больше, поскольку взаимодействует с обоими ядрами, а не с одним Несколько повышается кинетическая энергия электрона. Поперечное сжатие электронного облака приводит к уменьшению объема, в котором находится электрон МО, симметричные относительно вращения вокруг оси молекулы называют ?- орбиталями, а не имеющей таковой - ?-орбиталями Иногда указывают, из каких атомных орбиталей они образованы. Чтобы выделить разрыхляющие орбитали, ставят значок *. Химическая связь


Слайд 10

Повышение энергии p-орбитали Cвязывающие ?2р, ?y2p, ?z2p Заполнены Обеспечивают связь Разрыхляющие ?*2р, ?y*2p, ?z*2p Пустые Молекула О2 Еще 2 электрона На ?*2py,z Связь слабее Электронная структура молекулы N2 Атом азота 7 электронов 1s22s22p3 При образовании молекулы внутренних электронов не измененяются Перекрытие пренебрежимо мало ?, S ? 0 2s-орбитали связывающая ?2s разрыхляющая ?*2s Полностью заполнены


×

HTML:





Ссылка: