Реферат: Качественные сведения о химической связи - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Качественные сведения о химической связи

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 652 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Качественные сведения о химической связи Простейшая одноэлектронн ая двуцентровая связь Молекулярный ион водорода Максимальное число возмож ных в природе различных химических связей между парами атомов AB, AC, ... MN,... пре дставим как число всех парных сочетаний из 105 атомов, образующих Периодич ескую Систему Менделеева. Число сочетаний по n элементов, образуемых из m объектов, как известно, рав но . Если ограничиться лишь нейтральными состояниями мол екул, а ионизированные состояния не считать отдельными самостоятельны ми частицами, то число всех возможных двухатомных комбинаций равно всег о лишь: На самом дел е не всякое двухатомное образование может быть устойчивой молекулой ; лишь их часть обладает признаками устойчивых химических связей , но их точное количество для начала не столь уж и важно . Намного важнее то , что оно в принципе ограничено . Оно сравнительно велико , но нет сомнения , что важнейшие качественные и количественные признаки химических связей могут быть систематизированы на основе последовательно развиваемой теории электронно - ядерных взаимодействий . Круг довольно специфических физических явлений, при водящих к образованию химических связей, составляет предмет теории вал ентности. Атом это одноцентровая система всего с одним ядром. В оболочке простейше го атома - атома водорода (или водородоподобного иона) содержится всего о дин электрон. У нейтрального многоэлектронного атома в оболочке содерж ится Z электронов, а у иона имеется избыточный положительный или отрицат ельный заряд. Число электронов в оболочке либо менее (у катиона), либо боле е (у аниона) на величину избыточного заряда. Молекула - система и многоцентровая (многоядерная), и многоэлектронная. В ядерном остове двухатомных молекул – всего два ядра. Двухатомные моле кулы могут быть гомоядерными (если оба ядра одинаковы) или гетероядерным и (если ядра различны). И в том, и в другом случае двухатомная молекула представляет самостоятел ьный интерес и как устойчивая физическая система, и как простейший приме р идеальной валентности -химической связи, возникающая между парой атом ов одного либо двух элементов. Минимальное число электронов, которое можно себе представить в электро нной оболочке молекулы, как и в атоме, - всего один. Однако не у всех молекул , и в первую очередь, у тех, что образованы из атомов тяжёлых элементов, это го достатоточно для обеспечения стабильности молекулярной структуры. Простейшая молекула содержит лишь два простейших ядра - два протона, и электрон у неё всего один. Это молекулярный ион водорода . Сущ ествуют его изотоп - замещённые аналоги, например, симметричный катион д идейтерия , или асимм етричный катион дейтероводорода , или молек улярный ион дитрития и т.д .. Электронные оболочки всех этих частиц почти одинаковы, поскольку их ст роение определяется лишь зарядами ядер, а они-то одинаковы. Основными ха рактеристиками химической связи являются её длина и её энергия диссоци ации. Их разница равна остаточной колебательной энергии, а квант вибраци онного возбуждения вдвое больше. Длиной химической связи называют равновесное рассто яние между двумя атомными ядрами. Понятие энергии диссоциации для двухатомных молекул вполне однозначно . Так называют тепловой эффект реакции распада молекулы из её основного состояния на два нейтральных атома или иона. Для многоатомных молекул оно требует уточнения.Многоатомные молекулы могут распадаться на различные фрагменты различными способами . Теплота со ответствующей реакции и есть энергия дис социации на соответствующие фрагменты . При этом сама реакция фрагментации молек улы иногда называется каналом её диссоци ации . Соответственно у многоатомных молекул может быть несколько каналов диссоциаци и . И экспериментально , и теоретически уст ановлено , что все наблюдаемые в природе длины разно о бразных химических связей укладываются в сравнительно узки й интервал значений . Межъядерное расстояние в молекуле водорода , равное 0.74 A0, является н ижней границей этого интервала . Это сама я короткая химическая связь . На иболь шие значения возможных длин химических с вязей приближаются к 2,5-2,7 A0. Эта граница боле е размыта , поскольку слабые химические с вязи , возникающие в результате валентных взаимодействий в ряде случаев трудно от личить от водородных связей , а иногда и о т связей , возникающих за счёт довольно разнообразных межмолекулярных взаимодействий . Энергии разрыва связей ( энергии диссоциации ) также попадают в ог раниченный интервал , и его верхняя грани ца определяется энергией диссоциации самой прочной изо всех двухато м ных гетероядерных молекул – молеклуы , которая равна 256 ккал /моль . Нижний предел интервала определяе тся примерно в ккал /моль , и он не столь однозначен . На этой нижней границе уже исче зает ясное раз личие между валентными и межмолекулярными взаимодействиями различных видов , хотя физ ическое происхождение у них одно и то же - они вызваны электрическими силами. Устойчивая химическая связь в молекулярном ионе возникае т в результате суперпозиции электростатических взаимодействий, а имен но: отталкивания между положительно заряженными ядрами и притяжения ед инственного отрицательно заряженного электрона к обоим ядрам. Эту совокупность сил, порождающих химическую связь, п ринято называть валентными взаимодействиями. Рассмотрим подробнее их характеристики. Баланс сил и распределение зарядов. Молекулярный ион является системой устойчивой. Сила отталкивания между протонами скомпенсирован а силой, удерживающей их на определённом (почти фиксированном) расстояни и друг от друга. Ею может быть лишь сила притяжения точечных ядерных заря дов к той доле отрицательно заряженного электронного облака, которая пр иходится на пространственную область между ядрами. Эта часть делокализ ованного электронного заряда должна существенно превосходить ту долю, которая приходится на внешнюю область, лежащую за пределами межъядерно го интервала. Так возникает баланс электростатических сил межъяде рного отталкивания и электронно-ядерного притяжения, обеспечивающий у стойчивость основного состояния этой простейшей из молекулярных систе м. Электронное облако в области между ядрами, без которого нельзя представ ить себе химическую связь, возникает в результате перераспределения эл ектронного движения. Это можно представить себе как следствие сближени я атома и протона. Из окрестностей лишь одного из ядер электрон перемеща ется в общую область, где оба ядра физически равноправны. Движение элект рона, ранее совершавшееся в сферическом поле, становится двухцентровым – эллипсоидновидным. Отсюда и нагнетание электронной плотности в межъ ядерный регион за счёт обеднения периферии. Иллюстрацией этого процесс а может служить и качественный рисунок, и уравнение, построенное по типу привычного уравнения химической реакции. Энергия, её слагаемые и пределы их изменения. На самом деле «...ста низких истин нам дороже всё возвышающий обман...», и всё сказанное требует проверки. А она показывает, что нарисованная идиллия более желательная, нежели истинная. Согласно вычислениям, при сближении ядер потенциальная энергия электростатических сил минимума не образуе т, но он возникает на кривой кинетической энергии.... Однако прелести примитивных моделей всегда привлекают легковерных, и и ногда даже очень маститых, а нам-то и сам Бог велел следовать этим путём. Вообразим, что молекулярный ион водорода возникает в процессе предельн о медленного сближения протона с атомом водорода. Такой бесконечно медл енный процесс называется адиабатическим (не стоит путать с термодинами ческим понятием адиабатичности). В нём можно условно выделить несколько эпизодов, как-то: а) Вначале расстояние между атомом водорода и протоном м ожно считать бесконечным: , но завершением процесса будем считать состояние почти слив шихся в одну частицу обоих ядер. Это означает, что электрон в атоме водорода связан сил ами притяжения только с одним из двух протонов, а второй протон на большо м расстоянии с обеими частицами в атоме водорода, ни с электроном, ни с про тоном практически не взаимодействует. Исходный уровень электронной энергии, от которого удоб но отсчитывать изменения, происходящие при сближении частиц, отвечает и определяется формулой Бора: б ) По мере сближения этих частиц нарастает притяжение электрона ко второму протону , который также включается в молекулярную систему , но при этом нарастает и отталкивание между протонами . Энергия межъядерного отталкивания представляе т собою энергию отталкивания точечных зарядов , и закон её изменения определяется на основании закона Кулона : в ) Если продолжа ть их сближение , гипотетически преодолевая силу отталкивания , то на достаточно м алом удален ии суперпозиция электростатич еских полей обоих ядер будет максимально подобна полю одного ядра с суммарн ым зарядом . Номер такого гип отетического объединённого ядра равен сумме номеров сближающихся ядер , и в моле кулярном ионе номер этот равен 2, и прототипом объединённого ядра является ядро атома . Гипотетическое объединённое ядро от реального отлич ается отсутствием двух стабилизирующих его нейтронов, однако для наших целей это уже не важно. Вместо протонов в качестве ядер можно рассматривать и дейтроны. У них за ряд тот же Z=+1, лишь масса вдвое больше благодаря присутствию нейтрона в со ставе ядра. В таком случае гипотетически «слившееся» ядро максимально п одобно ядру атома гелия... Конечные электронные состояния, возникающие в поле гип отетического объединённого ядра, определяются электрическими силами и не отличаются от орбиталей водородоподобного иона . Пределом трансформации электронной энергии трёхчастичной системы, содержащей о дин электрон и два сближающихся протона, является нижний орбитальный ур овень , на который и по падает наш единственный электрон. Уровни и атома водорода, и водородопод обных ионов определяются формулой Бора: Итак энергия эл ектрона в поле сближающихся протонов изм еняется в пределах : . Всё же одних качественных соображений недостаточно дл я выявления характеристики самой фун кции , и далее необходим количественный расчёт . Если он затруднён в аналитически точной форме , то вып олнить его необходимо в приближённой фор ме . Полная энергия представля ет собою сумму электронной энергии и потенциальной энергии отталкиван ия ядер. Оказывается, нам известно о молекуле уже достаточно м ного, чтобы даже на основе этой вышеизложенной предварительной информа ции можно было сделать важные выводы об особенностях энергетического у ровня основного состояния. Первый из них тривиален и состоит в том, что ко ль скоро слагаемые полной энергии, отрицательное по знаку электронное и положительное межъядерное зависят от межъядерного расстояния (рис. ), то и их сумма - полная энергия является функцией этой же переменной, причём ф ункцией, отрицательной по знаку, и у неё есть минимум, отвечающий равнове сному положению ядер. Дальнейшее сближение ядер сопряжено с резким и нео граниченным увеличением энергии отталкивания (рис. ). График функции с подобными свойствами должен иметь вид «ковша» (рис. ) Вместе с тем основное состояние не может быть связано в точности с миним умом адиабатического потенциала, поскольку минимум на кривой соответс твует фиксированному равновесному межъядерному расстоянию, что против оречило бы принципу неопределённости Гейзенберга. При статически фикс ированной длине связи импульс ядер должен был бы быть совершенно неопре делённым. Это противоречие устраняется, если истинный уровень энергии с двинуть немного выше минимума адиабатического потенциала. (рис. ) Как следствие, появляется небольшая неопределённость в положении ядер ( примерно в пределах амплитуды молекулярного колебания), и, соответствен но, резко снижается неопределённость импульса: (1.1) Двухцентровая одноэлект ронная химическая связь Молекулярный ион водорода . Мет од МО ЛКАО. Пробный приближённый расчёт электронного строения. Составим молекулярный гамильтониан системы 3-х части ц. В атомных единицах он имеет вид: (2.1) Молекулярный гамильтониан удобно представить, выдел яя атомный гамильтониан в качестве одного из отдельных слагаемых. Это мо жно сделать двояко: . (2.2) Базисные водородные АО ® Молекулярные орбитали: Симметрия МО и коэффициенты при АО : Операторы пространственной симметрии (отражение, пово рот): Рассмотрим одно из преобразований волновой функции МО под действием одного из операторов симметрии, например , и представим его в виде операторного уравнения на собственные з начения: (симметричная и антисимметричная ЛКАО ) Но рмировка МО : Нормировочный множит ель : , (1) Уровни энергии МО: , (2) Матричные элементы гамильтониана в выбранном базисе АО появляются из формулы энергии , где удобно ввести обозначения: - диагональные матричные элементы: и - недиагональные матричные элементы: Отсюда компактная формула для энергии , (3) Раскрываем слагаемые матричных элементов гамильтон иана: а) диагональный матричный элемент: б ) недиагональный матричный элемент : Окончательно формула для энергии приобрета ет вид : , а.е. (4) Энергия выражена через одноэлектронные молекулярны е интегралам: - кул оновский интеграл - обм енный интеграл - интеграл пер екрывания. (5) Молекулярные орбитали имеют вид (для графического вы вода): . (6) Для количественных расчётов необходимы Двухцентровая система координат. Эллиптические переменные. . Вычисление слагаемых энергии: 1) Уровень исходной базисной АО 2) Интеграл перекрывания: . 3) Кулоновский интеграл: , 4) Резонансный интеграл: При подстановке выражений этих молекулярных интегралов в форм улу для энергетических уров ней ( ), получаются энергетические уров ни МО в явн ом виде , выраженные в зависимости от межъядерно го расстояния. Результаты простейшего расчёта, полученные с примен ением водородных 1s-АО следующие: Эксперимент даёт : . В количественном отношении простой подход МО ЛКАО не удовлетворителен и требуется его уточнение. Необходимо улучшить физич ескую модель. Качественная интерпретация одноэлектронных молекулярных интегралов:
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Возвращается муж из командировки и застаёт жену в постели с любовником.
- Здравствуйте, я Виктор Васильевич, генеральный директор. А ещё и муж этой дамы.
- Здравствуйте, я временно исполняющий обязанности генерального директора.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Качественные сведения о химической связи", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru