Реферат: Геометрия молекул. Теория ЛЭП. Элементы стереохимии - 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

Геометрия молекул. Теория ЛЭП. Элементы стереохимии

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 336 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Геометрия молекул. Теория ЛЭП. Элементы стереохимии Специалисты по структурном у анализу считают этот раздел стереохимии одинаково важным и увлекател ьным и для школьника, и для академика. У этого раздела один “большой недос таток”. Он один из немногих в нашем курсе, что требует свободного владения табли цей Менделеева. Здесь вся атомно-орбитальная схоластика перестаёт быть сухой и ненужно й, получая весьма практическое освещение. Цель раздела состоит в освоени и и систематизации большой части огромной химической фактуры. Как никакой иной раздел, он допускает множество наглядных вариаций даже при начальном изучении лекционного и практического курса “Строение ве щества – строение молекул”. Введение. Общая информа ция В число обязательных компо нент подготовки химика (особенно синтетика или спектроскописта - структ урного аналитика) входит умение ориентироваться в качественных характ еристиках молекулярной структуры. Информация обо всех особенностях молекулярной геометрии составляет пр едмет стереохимии. Основные стереохимические признаки любой молекуляр ной структуры это длины химических связей и валентные углы. Термин “геометрия молекулы”, в столь откровенной форме введённый Ронал ьдом Гиллеспи, означает равновесную пространственную конфигурацию яде рного остова - взаимное расположение в пространстве атомных ядер. Обычно имеют в виду равновесную геометрию, но у множества молекул ядерны й остов подвижный - нежёсткий. Простейший пример молекулярной нежёсткости – колебания и внутренние вращения. Некоторые параметры структуры легко доступны и для измерения, и для расч ёта, скажем, из частот молекулярных колебаний находят их амплитуды. Опре деление же иных параметров требует существенных экспериментальных реш ений, и поэтому они очень часто остаются “за кадром” – вне привычного об суждения. Равновесная геометрия ядерного остова молекулы в достаточной мере дос тупна для экспериментального определения. Для этого служат прямые методы, такие, как рентгеноструктурный анализ, г азовая электронография, нейтронография, микроволновая спектроскопия, и методы косвенного определения, где геометрические искажения от норма льной структуры фиксируются в виде отклонений характеристических приз наков того или иного вида спектров. Особенности электронного распределения – “электронного облака” (в то м числе и неподелённой электронной пары) для прямого экспериментальног о исследования менее доступны, чем геометрия ядерного остова. Теория призвана возместить отсутствие такой информации или её неполно ту. Молекулярную геометрию в настоящее время можно определить теоретическ и с помощью вполне стандартных компьютерных расчётов. Ныне существует два формальных варианта решения такой задачи. Первый эмпирический. Он простейший и реализуется в методе молекулярной механики. Все длины связей и все валентные углы молекулы определяются на основании накопленной в химии обширной сводки экспериментальной инфо рмации, включая эмпирическое моделирование основных внутримолекулярн ых взаимодействий. Результат эмпирического расчёта представляется в н аглядной форме как математическая сводка структурных параметров (Z-матр ица), и в последние 15 лет в виде графического вывода на дисплей. Основное до стоинство метода молекулярной механики – очень высокая скорость расч ёта. Второй способ изначально построен на фундаментальном квантово-механич еском описании строения молекулы. Он существенно медленнее в вычислите льном отношении. Молекулярная геометрия определяется на основе полной оптимизации в ходе квантово-химического расчёта электронно-ядерной си стемы. Расчёт может быть полуэмпирическим, когда большая часть промежут очных величин (матричных элементов) не вычисляются из-за достаточно длит ельной расчётной процедуры, а просто независимо выбирается или оценива ется в виде численных параметров, а также и неэмпирическим - по нынешним м еркам теоретически наиболее обоснованным и максимально точным (хотя и з десь имеется ряд допущений). Оба эти подхода эффектны, компьютерно - зрелищны, но ориентированы лишь н а конечный результат, на теоретическое уточнение структуры (по сути дела , по методу “чёрного ящика”: структура получена, а каковы её причины - не ва жно) и мало что дают начинающему химику для понимания истинных законов с тереохимии. Третий способ не претендует на абсолютную количественную строгость. Он не требует громоздких численных расчётов и не нуждается ни в какой вы числительной технике, но именно он один из наиболее важных, поскольку тр ебует лишь одного - понимания электронной природы химической связи. Его можно сформулировать в виде сводки ясных теоретических правил, по ко торым формируется молекулярная структура. Этот способ для химика важнейший. В нём правила стереохимии равно доступ ны и полезны и начинающему, и опытному исследователю. Его “специализация ” - предсказание основной геометрической структуры - основной совокупно сти валентных углов и тенденций их изменения. Среди ряда теорий вполне универсальная и вместе с тем простая концепция называется теорией отталкивания локализованных электронных пар в вале нтной оболочке центрального атома, или просто теорией локализованных э лектронных пар – теорией ЛЭП. Её правила называют правилами Гиллеспи по фамилии канадского химика, их предложившего (Рональд Гиллеспи). Необходимые модельные понятия теории ЛЭП почти не отличаются от привыч ных концепций школьной теории валентности, оперирующей электронными п арами. Теория ЛЭП наиболее эффективна среди молекул соединений непереходных элементов. Она построена так, что, зная формулу молекулы одноядерного со единения, можно предсказать её геометрическую конфигурацию, оперируя л ишь простейшими квантово-химическими представлениями о валентном сост оянии атома. О важных деталях этого валентного состояния можно судить на основе геометрической структуры. Теория ЛЭП может естественно обобщат ься до уровня строгой физической концепции. В то же время эта теория ярко химическая. В основу теории ЛЭП положено допущение о доминирующей роли электростат ического отталкивания между электронными парами на локализованных орб италях центрального атома молекулы. Эта картина напоминает теорию направленных валентностей. Её выводы вначале казались экзотическими, но хорошо подтверждаются опы том, а с представлениям теории направленных валентностей они нередко ко нтрастируют. Для успешного применения теории ЛЭП лучше рассматривать молекулы с одн им центральным атомом. В качестве центра принимается атом с максимальной классической («школь ной») валентностью, и, соответственно, с наибольшим координационным числ ом. Вокруг него расположено и с ним ковалентно связано наибольшее число атомов-соседей. Все координированные вокруг центра соседи кратко можно назвать лиганд ами (по аналогии с комплексами, где всегда различают центр и лиганды). Объектами описания в теории ЛЭП являются соединения с ковалентным типо м связывания между центром и лигандами. Связи центр-лиганд могут быть одинарными и кратными – двойными, тройным и… Теория ЛЭП бессильна предвидеть длины связей. Эти параметры вне её компе тенции. Она описывает и в общем виде предсказывает тип молекулярной стру ктуры, валентные углы между связями и характер их отклонений от стандарт ной геометрии. Эти правила следующие. Четыре правила Гиллеспи. 1 Геометрия молекулы определяетс я отталкиванием электронных пар в валентной оболочке центрального ато ма. 2 Наибольшее место в пространстве занимает неподелённая пара. 3 Кратная связь подобна неподелён ной паре, но большего объёма. 4 Размер связывающей электронной пары среди элементов одной подгруппы уменьшается с ростом электроотри цательности атома. Классификация электронных пар: ...бывают связывающие и неподелённые Классификация атомов в молекуле: a)Центр M - атом с максимальной валентност ью (в классическом смысле), с максимальным координационным числом. b)Лиган ды X, каждый из которых связан с центром (координационное число, выделяемо е на один лиганд, положим равным единице. Это лиганд монодентатный. Бываю т и полидентатные лиганды, захватывающие у центра сразу несколько коорд инационных мест). Валентность даже монодентатного лиганда может быть и б олее единицы. Неполнота (недостаток) теории ЛЭП: Сформулирована лишь для молекул в спи н-спаренных состояниях. Неоднозначно её применение к соединениям d-элеме нтов... Геометрические следствия из теории ЛЭП, основанной на модели отталкива ния электронов определяются с помощью простейшего электростатическог о подхода. Модель, положенная в основу теории ЛЭП: отталкивающиеся одинаковые элек трические заряды (локализованные пары) плавают на поверхности сферы, в ц ентр которой помещён центральный атом. В таком случае для различного чис ла пар возможны следующие варианты ориентации орбиталей: -два плавающих заряда расположатся на полюсах сферы, и оба заряда и центр сферы лежат на одной линии, -три плавающих заряда расположатся в вершинах равностороннего треугол ьника на экваториальной плоскости сферы, а центр сферы попадает точно в центр треугольника, -четыре - в вершинах тетраэдра, вписанного в сферу, и центр сферы находится в центре тетраэдра, -пять плавающих зарядов могут привести к двум почти эквивалентным ситуа циям, а именно: а) они разместятся в вершинах тригональной бипирамиды, а в её центре расп оложится центральный атом; б) они разместятся в вершинах квадратной пирамиды, вписанной в сферу, и це нтр сферы совпадает с центром её тяжести. -шесть плавающих зарядов разместятся в вершинах октаэдра, вписанного в с феру, и центр всей системы – в центре октаэдра. Каждая пара занимает отдельное координационное место в пространстве. П ары подразделяются на: 1) – связывающие, 2) -неподелённые. Все электронные пары кратной связи занимают одно общее координационно е место. В этом смысле они подобны одной паре большего объёма. Существуют и более сложные пространственные конфигурации, однако они в ажны уже для экзотических, специальных, случаев. Вот и все основные правила. Пространственное распределение электронных пар в оболочке центрально го атома во всех случаях полностью согласуется с этой простой моделью. Э тот вывод детально проверен теоретически. Число электронных пар в оболочке атома целое, оно ограничено, оно опреде ляется валентным состоянием атома. Обратимся к примерам, иллюстрирующим прогнозы теории ЛЭП. Рассмотрим соединения разных групп Периодической Системы. 1)У молекул соединений элементов 2-й группы реализуется с амая простая структура, порождаемая валентной конфигурацией центральн ого атома вида MX 2 . У самого центра 2 валентных электрона, а 2 лиганда предост авляют для s -связывания (“в совместное в ладение” с центром) по 1 электрону. Все эти электроны по правилам ЛЭП следу ет приписать к центру. Это 2 валентные пары X. Их максимальное отталкивание порождает линейную структуру. Таковы в газовой фазе молекулы BeH 2 , BeCl 2 , HgCl 2 , ... . Все три атома расположены вдоль одной оси. 2) У молекул соединений элементов 3-й группы конфигурация центрального атома содержит 3 валентных электрона, и от каждого лиганда на s -связывание поступает ещё 1 валентны й электрон. Оболочке центрального атома следует приписать всего 6 валент ных электронов – 3 пары. Их отталкивание порождает молекулярную структу ру типа плоского треугольника. Общая формула такой системы MX 3 (полная структура). Таковы молекулы BF 3 (газовая фаза), AlCl 3 (газовая фаза). 3) У молекул соединений элементов 4-й группы центральный атом содержит 4 валентных электрона. В спин-спаренном состоянии электро нной оболочки молекулы может быть 4 или 2 лиганда. В зависимости от их числ а возможны 2 варианта структуры. 3.1. В четырёхвалентном состоянии центра при четырёх лига ндах в поле центра всего 8 связывающих электронов Общая формула такой си стемы MX 4 (полная структура). Четырём пара м отвечают тетраэдрические структуры молекул типа СCl 4 , SiFl 4 , GeCl 4 . 3.2. В двухвалентном состоянии центра суммарное число эле ктронов при одновалентных лигандах равно 6, из них 2 пары обслуживают 2 s -связи с лигандами X, и 1 пара холостая - пара E. Т акую структуру можно описать формулой MX 2 E (осколочная структура). Для размещения всех пар необходимо 3 коор динационных места. Это осколок треугольной структуры. 1 место-для холост ой пары, и 2 места для лигандов. Основа структуры – плоский треугольник. Х олостая пара отталкивает связывающие пары. Геометрия молекулы угловая, но валентный угол меньше 120 0 из-за больше го размера холостой пары (валентной пустышке нужно больше места в простр анстве, и она расталкивает связывающие “трудовые” пары – смешно, но так ов закон природы !). Таковы в газовой фазе молекулы SnCl 2 , PbCl 2 , GeCl 2 . Их структуры представляют из себя осколки “треугольника”. Е ё так и называют – осколочной. 4) В молекулах соединений элементов 5-й группы имеется нес колько возможностей. У центрального атома 5 валентных электронов. Если о н 5-валентный, то ещё 5 поступают от 5 лигандов. Получающиеся 5 пар занимают 5 к оординационных мест. Такую структуру можно описать формулой MX 5 (полная структура). Геометрия молекул этих соед инений отвечает тригональной бипирамиде. Таковы PF 5 , AsCl 5 , SbBr 5 . Здесь возникает качественное геометрическое различие лигандов. Два из них назовём аксиальными и три экваториальными. Соответс твующие индексы введём для связывающих пар X a и X e , обслуживающих s -связи с лигандами (см. рис.в конце текста). Эквато риальные положения предпочтительны для размещения и неподелённых пар и кратных связей, и более объёмных заместителей. Если центральный атом– элемент 5-й группы лишь трёхвале нтен, то от каждого лиганда в оболочку центра поступает 1 электрон, всего ж е оболочке центра приписывам 8 электронов – 4 пары. Три пары связывающие (X) и одна неподелённая E. Такую структуру можно описать формулой MX 3 E (осколочная структура). Все пары ориентированы к вершинам тетраэдра. Одно место занято парой-“пустышкой”, оттесняющей с вязи и искажающей “правильную” структуру. Лиганды размещены лишь в трёх положениях из пяти. Основа геометрии ядерного остова – тригональная пи рамида, а с точки зрения теории ЛЭП она представляет собой осколочный те траэдр. Таковы NH 3 , PCl 3 , PF 3 , AsCl 3 , SbBr 3 (а также-с центром из 6-й гру ппы-изоэлектронный ион H 3 O + ). (Координационное место пустышки – понятием молекуля рная структура игнорируется - как бы не в счёт, хотя именно она определяет структуру). 7) Молекулы соединений элементов 6-й группы. У центральног о атома 6 валентных электронов. К шестивалентному центру поступают ещё 6 о т 6 лигандов. Эти 6 пар требуют 6 координационных мест. Формула валентной об олочки центрального атома MX 6 (полная стр уктура). Геометрия таких молекул октаэдрическая. Таковы SF 6 , SeCl 6 ... . Если же центральный атом из 6-й группы лишь 4-х валентен, то формула оболочки центра MX 4 E (осколочная структура). Ей отвечает геометрия бисфеноида. Центру следует приписать 10 электронов - 5 пар, и основная структура для них – тригональная бипирамид а с её 5-ю координационными местами. В 4-х координационных местах размещены лиганды, а их, как всегда, теснит пятая пара– “пустышка”. Она занимает бол ее “комфортное” экваториальное место. На экваторе остается ещё два мест а, но валентный угол между ними меньше 120 0 , - их потеснит холостая пара. Два оставшихся атома занимают аксиальные по ложения, и поскольку они тоже оттеснены пустышкой от оси, то валентный уг ол между ними меньше 180 0 . Бисфеноид напом инает коромысло, поперёк которого повисли две руки. Согласно теории ЛЭП это осколок тригональной бипирамиды. Таковы структуры SF 4 , SeCl 4 , TeCl 4 , ... 9) Наконец, возможен и двухвалентный атом 6-й группы. Два ли ганда добавят два электрона, и в поле центра окажется 8 электронов. Образу я 4 пары, они порождают 4 координационных места в вершинах тетраэдра. Форму ла оболочки центра MX 2 E 2 (осколочная структура). 2 пары занимают 2 вершины тетраэдра , и 2 лиганда располагаются в 2 оставшихся вершинах, а валентный угол вновь уменьшен по сравнению с тетраэдрическим. Он меньше 104 0 28’ . Эти структуры угловые. Таковы молекулы H 2 O, H 2 S, SCl 2 , SeCl 2 , TeCl 2 , ... 10) Структуры с 7-ю валентными парами у центра разнообразны . Варианты основной геометрии существенно меняются в зависимости от цен трального атома или иона. Единого простого полиэдра, подходящего для пос троения полной структуры на основе центра из 7-й группы, уже нет. Единствен ный как бы простой случай полной структуры – у молекулы IF 7 имеет место структура пентагональной бипирам иды. А вот у XeF 6 также 7 пар в валентной обол очке центра, но уже иная структура – одношапочного октаэдра (см. рис.) Наглядны и достаточно стандартны осколочные структу ры. К ним и обратимся. Если в поле элемента 7-й группы попадает 5 одновалентных л игандов, получаются 6 валентных пар. 1 из них холостая. Формула конфигураци и центра MX 5 E. Основа геометрической стру ктуры – осколок октаэдра. В его “ущербной“ аксиальной вершине 1 холоста я пара, оттесняющая от идеальных положений прочие 5 связывающих пар. Полу чается структура квадратной пирамиды, или точнее “квадратного зонтика ”, поскольку центральный атом лежит ниже плоскости четырёх лигандов. Таковы ClFl 5 ; BrCl 5 ; BrF 5 ; ... Если в поле элемента 7-й группы попадает 3 одновалентных л иганда, приходим к 5 валентным парам. Две из них холостые. Формула конфигур ации центра MX 3 E 2 . Основа геометрической структуры – осколок тригональной би пирамиды (или двойной осколок бисфеноида). В его “ущербных” вершинах – э кваториальные холостые пары, теснящие 3 связывающих. Две аксиальные пары отклонены от общей с центром оси в одну и ту же сторону. Получается структ ура буквы Т с валентными углами менее 90 0 . Таковы ClFl 3 ; BrCl 3 ; BrF 3 ... 11) Не являются исключением для теории ЛЭП соединения ине ртных газов. Есть смысл рассматривать осколочные структуры типа молеку л XeF 2 , XeF 4 , ... их геометрия определяется теми же правилами. В оболочку атома Xe в молекуле XeF 2 попадает 5 пар. Основа структуры – осколок тригональной бипирам иды. 3 неподелённые пары занимают экваториальные положения, располагаяс ь в трёх вершинах в плоскости равностороннего треугольника. Связывающи е пары связей XeF менее объёмны, и занимают аксиальные положения на одной о си с центром. Ядерный остов линейный, но истинная основа геометрии это мо лекулы – тригональная бипирамида. В оболочке атома Xe в молекуле XeF 4 содержится 6 пар. Основа структуры – октаэдр. 2 неподелённые пары располагаются на одной оси с центром. Менее объёмные связывающие пары св язей XeF занимают 4 положения в общей плоскости с центром. Молекула квадрат ная, но её ЛЭП-основа – октаэдр. В оболочке атома Xe в молекуле XeF 6 содержится 7 пар. Основа этой структуры в теории ЛЭП – так называе мый одношапочный октаэдр. Это менее симметричная структура, но тем не ме нее, у неё сохраняется ось симметрии третьего порядка, проходящая через ось орбитали непо делённой пары, а также через центры двух плоскостей, в к оторых лежат треугольники, образованные двумя тройками атомов лигандо в F’ и F”. 12) Имеются соединения и с большим числом электронных па р... Их примеры приведены в замечательной классической монографии Рональда Гиллеспи “Геометрия молекул”, а также в более новой монографии Р. Гиллес пи и И. Харгиттаи “Модель отталкивания электронных пар валентной оболоч ки и строение молекул”. Резюме: Структуры, отвечающие определённому числу электронных пар, в вал ентной оболочке центрального атома могут быть полными и осколочными. Геометрия полной структуры -правильный полиэдр. Во всех вершинах полиэд ра у полной структуры находятся лиганды, их число равно формальной вален ости центрального атома, т.е. номеру группы центрального атома. Геометрия осколочной структуры -осколок правильного полиэдра. В одной и ли нескольких вершинах теоретического полиэдра находятся неподелённы е пары. Оставшиеся вершины заняты лигандами, их число меньше номера груп пы центрального атома. Валентные углы меньше, чем в правильном полиэдре. Осколочные структуры образуются при пониженной валентности центральн ого атома. Следующие примеры приводятся для упражнений. Соединения с кратными связями. Аналогично рассматриваются и другие, в том числе некоторые когда-то каза вшиеся невероятными структуры. В некоторых из них у лигандов кратные свя зи. В качестве примеров можно рассмотреть молекулы SF 3 N; SF 4 O; SO 2 ; IF 5 O; IO 3 - ; IF 2 O 2 - ; XeO 2 ; XeF 2 O 2 ;... 1) Молекула SF 3 N. У центра 6 cсобстве нных валентных электронов, от лигандов ещё 3+3. Всего 6 пар. Тройная связь SN об служивается 3-мя парами, которые занимают 1 координационное место. Осталь ные 3 пары связывающие и обслуживают 3 одинарные связи SF, занимающие 3 коорд инационные места. Всего возникают 4 координационные места. Основа структ уры – тетраэдр. Тройная связь занимает больший объём и, отталкивая, тесн ит связи SF, атомы F сближены, и валентные углы FSF меньше тетраэдрического зн ачения 109 0 28’ . Валентный угол FSN, напротив, больше 109 0 28’ . 2) Молекула SF 4 O. У центра 6 валентных электронов, от лигандов ещё 4+2. Всего 6 п ар. Две из них принадлежат двойной связи, занимая одно общее координацио нное место в пространстве. Оставшиеся 4 пары связывающие и занимают 4 коор динационные места. Всего возникает 5 координационных мест. Основа структ уры - тригональная бипирамида. Кратная связь =O имеет больший объём и наход ится на экваторе, отталкивая прочие связи. Все валентные углы FSF меньше ид еальных. На экваторе – менее 120 0 , и аксиал ьные атомы отклонены от оси в направлении двух других экваториальных ат омов, и валентный угол между ними менее 180 0 3) Молекула SO 2 . У центра 6 валентных электронов, от лигандов ещё 2+2. Всего 5 п ар. В 2-х координационных местах расположены 4 пары 2-х двойных связей. Одно к оординационное место занято холостой парой. Всего же возникает 3 координ ационных места. Геометрия молекулы угловая. Валеный угол OSO больше идеаль ного значения 120 0 из-за взаимного отталк ивания электронов двойных связей S=O. 4) Молекула IF 5 O. У центра 7 валентн ых электронов, от лигандов ещё 5+2. Всего 7 пар, 1 связь двойная и 2 её пары заним ают 1 координационное место. Отталкивая, она теснит остальные лиганды (св язывающие пары), занимающие 5 координационных мест. Холостых пар 0. Основа структуры – немного деформированный октаэр, у которого 4 атома фтора сб лижены с одиночным, лежащим на общей оси с центром и атомом O. Все валентны е углы FIF меньше 90 0 , а валентный угол FIO боль ше 90 0 . 5) Молекула IO 3 - . У центра 7 валентных электронов, от лигандов ещё 2+2+2, и в сос тоянии аниона ещё один избыточный электрон . Всего 7 пар. На обслуживание 3- х двойных связей в трёх координационных местах выделено 6 пар. Одна пара о стаётся холостой. В итоге для размещения 3-х двойных связей и 1 неподелённо й пары используется 4 координационных места. Основа структуры – осколоч ный тетраэдр. Геометрия ядерного остова-тригональная пирамида. Кратные связи отталкивают друг от друга и неподелённую пару, и валентный угол OIO б ольше идеального тетраэдрического угла 109 0 28’ . 6) Молекула IF 2 O 2 - . У центра 7 валентных электронов, от лигандов ещё 2+4 и плюс 1 избыточный электрон в состоянии аниона. Всего 7 пар. На обслуживание 2-х дв ойных связей на 2-х координационных местах поступают 4 пары, остаётся 1 неп оделённая пара. В итоге для размещения 4-х лигандов и 1-й неподелённой пары необходимо 5 координационных мест. На экваторе располагаются 2 связи I=O и 1 н еподелённая пара. Две связи I-F отклонены от оси F-I-F в направлении одиночной неподелённой пары, поскольку превалирует отталкивание от двух двойных связей I=O вследствие их большего объёма. 7) Молекула XeO 2 . У центра 8 вале нтных электронов, от лигандов ещё 2+2. Всего 6 пар. На обслуживание 2-х двойных связей на 2-х координационных местах поступают 4 пары, остаются 2 неподелён ные. В итоге для размещения лигандов и 1-й неподелённой пары необходимо 4 к оординационных места. Геометрия молекулы – осколочный тетраэдр с вале нтным углом O-Xe-O, увеличенным по сравнению с тетраэдрическим, поскольку об ъём кратных связей больше неподелённых пар. 8) Молекула XeF 2 O 2 . У центра 8 вален тных электронов, от лигандов ещё 2+4. Всего 7 пар. Для обслуживания занятых ли гандами 4-х координационных мест, выделено 2+4=6 пар, остаётся 1 холостая пара. В итоге для размещения лигандов и 1-й неподелённой пары необходимо всего 5 координационных мест. Основа структуры – бисфеноид (осколок тригональ ной бипирамиды). На экваторе – атомы O и 1 холостая пара. Атомы F могут заним ать лишь аксиальные положения, но при этом отклонены от оси связей F-Xe-F в на правлении холостой пары, больше отталкиваясь от более объёмных связей Xe=O. Так можно обсуждать структуру многих молекул, и молекулярных ионов. У мо лекулярных ионов следует дополнительно добавить электроны (у анионов) и ли вычесть (у катионов) электронов, формируя необходимую “стереохимичес кую электронную ЛЭП-конфигурацию” центрального атома. (Осторожно! Терми н нестандартный) Резюме: Изложенным правилам и приёмам можно придать простую математическ ую форму. 5 Пусть в молекуле центральный атом M, является атомов sp-элемента и содержит всего G электронов на АО валентного уровня, и лиганды (L’ ;L”;L’ ”) содержащиеся в количествах (l’ ;l”;l’ ”), образую т связи разной кратности, например (1,2,3). Формулу молекулы запишем в виде M(L’ ) l’ (L”) l” (L’ ”) l’ ” . 6 Число B всех связывающих пар X центра с лигандами равно полному числу образуемых лигандами (и центром) связей : B =(1 Ч l’ +2 Ч l ”+3 Ч l’ ”). 7 Число всех электронов, приписываем ых к валентной оболочке центрального атома, равно сумме всех G электроно в валентного уровня центра с числом B. Половина суммы и есть искомое число всех пар: A=(G+B)/2=(G+1 Ч l’ +2 Ч l”+3 Ч l’ ”)/2. 8 Число неподелённых пар E центра M, к оторые, как и лиганды, также занимают координационные места у центра, рав но разности: A - B=(G+1l’ +2l”+3l’ ”)/2 - (1l’ +2l”+3l’ ”)=(G - 1l’ - 2l” - 3l’ ”)/2. 9 Число k образуемых в поле центра к оординационных мест равно числу k вершин полиэдра – трафарета структур ы молекулы. Оно складывается из числа лигандов и числа неподелённых пар, т.е. k =l’ +l”+l’ ”+A - B. Так получаем структуру вида MX n E m в виде MX l’ +l”+l ’ ” E A-B . 10 Искажение валентных углов вызыв ают: 11 в первую очередь кратные связи, 12 во вторую очередь неподелённые п ары, 13 затем связывающие пары в порядке убывания их объёма (увеличения электроотрицательности). 14 объёмные заместители сложные ис кажают структуру подобно неподелённым парам. Гибридизация А О центрального атома. В теории ЛЭП все электроны валентной оболочки приписывают к центрально му атому. Отсюда иногда легко определить число и природу атомных орбитал ей, которые у центра выделены для их размещения. В валентном состоянии центрального атома эти АО гибридизованы - смешаны с единичными коэффициентами. Иногда возможно определить тип гибридизации и порождае мую им ориентацию s -связей молекулы. Структуры теории ЛЭП и гибридизация АО центрального а тома. Рассматривая валентные конфигурации центрального атома, следует все п риписанные к нему электроны валентной оболочки разместить на АО его вал ентного и близлежащих вакантных подуровней. Получаем: 15 MX 2 в пределах двух АО (s+p). Гибрид sp образует 2 равноценные s -АО, ориентирован ные в противоположные стороны вдоль общей оси. Получается ЛИНИЯ. 16 MX 3 и MX 2 E в пределах трёх АО (s+2p). Гибрид sp 2 , образует 3 равноценные s -АО, ориентированные к вершинам равностороннего треугол ьника. Получается ТР ЕУГОЛЬНИК. 17 MX 4 ; MX 3 E; MX 2 E 2 для этого необходимы уже четыре АО (s+3p). Г ибрид sp 3 , образует 4 равно ценные s -АО. Получается ТЕТРАЭДР. 18 MX 5 ; MX 4 E; MX 3 E 2 ; MX 2 E 3 для этого необходимы уже пять АО (s+3p+d). Одна из пяти АО – это d-АО ближайшего выше лежащего уровня. Гибрид dsp 3 , образует два типа s -АО, и потому три лиганда экваториальные и два - аксиальные. Получается ТРИГОНАЛЬНАЯ БИПИРАМИДА. 19 MX 6 ; MX 5 E; MX 4 E 2 в пределах пяти АО (s+3p+2d). Две АО из шести эт о две d- АО близлежащего выше лежащег о уровня. Гибрид d 2 sp 3 , образует шесть равноценных s -АО. По лучается ОКТАЭДР. ВНИМАНИЕ! Связь теории ЛЭП с т еорией гибридизации и теорией направленных валентностей очень важна, и из теории ЛЭП иногда её можно установить. Создаётся впечатление логичес ки завершённого вывода типа гибрида центрального атома, но это не всегда достижимо! Всё же теория ЛЭП построена для соединений непереходных элем ентов. И уже на гибриде типа dsp 2 она «споты кается» - не предвидится в ней этот естественный для комплексов вариант... Не стоит переоценивать ни один из подходов. В современной квантовой хими и не существует всеобъемлющих качественных концепций. Основные структуры молекул непереходных элементов, предсказываемые теорией ЛЭП
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
Ищешь счастье, а приобретаешь опыт. Иногда думаешь - вот оно счастье! Ан нет, опять опыт.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Геометрия молекул. Теория ЛЭП. Элементы стереохимии", 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