Электроны спаренные, спины

Рис. 20-9. Схема образования химической связи во внутри- и внешнеорбитальных комплексах в теории валентных связей. Во внутриорбитальных комплексах кобальта, подобных Со(ЫНз) , шесть электронов металла спин-спарены на и

Когда на одной орбитали находятся два электрона со спинами + /2 и — /2. говорят, что их спины спарены. Спаренные спины изображаются следующим образом [c.387]

Предсказание валентности. Если исходить из положения, что валентность атома равна числу неспаренных электронов его внешней оболочки, то атомы благородных газов не должны давать никаких соединений с другими атомами, поскольку в основном состоянии спины всех электронов спарены. Между тем открыты и исследованы соединения благородных газов с галогенами и кислородом, как Хер , ХеО 4, Хе 2 и др. Еще сложнее объяснить существование так называемых сэндвичевых соединений, например ферроцена, где атом железа связан с двумя циклическими молекулами СдН,, (рис. 17). Он должен был бы образовать связи с десятью атомами углерода, не обладая десятью электронами во внешней электронной оболочке. [c.57]

Электростатическая модель оказалась также совершенно непригодной для объяснения магнитных свойств комплексных соединений. Исследование магнитных свойств вещества позволяет определить число неспаренных электронов. Вещества, имеющие неспаренные электроны, парамагнитны, молекулы втягиваются в неоднородное магнитное поле. Если все электроны спарены, вещество диамагнитно, т. е. молекулы выталкиваются из магнитного поля (однако значительно слабее, чем молекулы парамагнитных веществ притягиваются). Кроме того, известны ферромагнитные материалы, например железо, которые вследствие одинаковой ориентации большого числа спинов неспаренных электронов взаимодействуют с магнитным полем (втягиваются) значительно сильнее парамагнитных. [c.128]

Если один электрон имеет, например, значения квантовых чисел п = 1, / = О, т, = О и т, = -I- /г. то второй электрон должен характеризоваться значениями п = 1, / = О, ш, = О и т = = — /г- Следовательно, на любой атомной орбитали с заданными значениями п, I, ш, может находиться не более двух электронов, причем каждый из них должен иметь противоположное значение спинового квантового числа. Это значит, что максимальная емкость любой орбитали равна 2. Когда на одной орбитали находятся два электрона со спинами + 7г и — /г. то говорят, что они спарены. [c.35]

В основном состоянии атома гелия электроны спарены, и электронный спин равен нулю. Однако, когда один из электронов в возбужденном состоянии находится на уровне 25, то электроны могут быть спарены, как в синглетном состоянии, представленном функцией или не спарены, как в триплетном состоянии, представленном функциями )2, 1]зз и ф4. Три компоненты триплета в направлении оси 2 имеют соответственно спины О, - -1 и —1. В присутствии внешнего магнитного поля синглетный уровень не расщепляется на компоненты, а триплет-ный уровень расщепляется на три компоненты. [c.396]

Карбены — чрезвычайно реакционноспособные нейтральные частицы КгС , в которых углерод соединен с двумя группами ковалентными связями и обладает двумя несвязанными электронами. Карбены являются истинными интермедиатами с характерной реакционной способностью и селективностью, которая не зависит от способа генерации, но зависит от природы заместителей К и электронного состояния частицы в момент реакции. Электронное состояние играет очень важную роль, поскольку реакции синглетных карбенов, в которых два несвязанных электрона спарены [см., например, (46)], по характеру совершенно отличаются от реакций триплетных частиц (45), в которых электроны с параллельными спинами расположены на разных орбиталях (см, разд. 2,8.2,2) [38]. Проведена большая теоретическая работа с целью предсказания электронной структуры н геометрии карбенов [38]. Сам метилен в основном состоянии является скошенным триплетом (45), в котором один нз несвязанных электронов находится на ст-орбитали, обладающей значительным р-характером, а другой электрон занимает р-орбиталь, перпендикулярную плоскости молекулы. [c.586]

Обычные молекулы, в которых все электроны спарены, не дают спектров электронного парамагнитного резонанса, поскольку у двух электронов, занимающих одну молекулярную орбиту, спины должны быть антипараллельны, так что их взаимодействия с магнитным полем компенсируют друг друга. Иначе обстоит дело в случае радикалов, в которых, по определению, по крайней мере один электрон должен быть неспаренным. Поэтому неспаренные электроны в радикалах можно исследовать с помощью спектров электронного парамагнитного резонанса. [c.100]

Магнитный момент, связанный со спином электрона, наблюдается в системах, содержащих один или больше неспаренных электронов. Подобные системы притягиваются внешним магнитным полем, т. е. они являются парамагнитными. Однако в большинстве органических и неорганических соединений электроны спарены и магнитный момент, связанный со спином одного из электронов, компенсируется магнитным моментом второго электрона с противоположным направлением спина. Эти материалы являются диамагнитными, т. е. они испытывают со сто-ро ны внешнего магнитного поля слабое отталкивание, связанное с влиянием поля на орбитальное движение спаренных электронов. [c.172]

Следовательно, экспериментальные факты также опровергают представление о том, что химические частицы могут существовать только если спины всех электронов спарены. Не только в возбужденных, но и в основных состояниях многих стабильных молекул это не имеет места. Следовательно, перечисленные выше постулаты 1—3 (или За), распространенные в литературе, т. е. постулаты о необходимости пары электронов для образования одной химической связи, о необходимости спаривания спинов этой пары, о необходимости минимального возможного значения суммарного спина всех электронов для образования устойчивых состояний молекул, опровергаются экспериментальными данными. [c.35]

Для молекулы Нг, например, известен ряд устойчивых электронных состояний (синглетных), в которых спины электронов спарены ( ) и спиновой функцией согласно методу валентных схем является функция (23). [c.56]

Состояние частиц, в котором два электрона имеют одинаковые спины и не являются спаренными, называется триплетным (1а и 16), а состояние, в котором оба электрона спарены,—синглетным (Па и Пб). [c.847]

Точно так же, как электроны обладают спином, который определяется спиновым квантовым числом и который диктует, что данную молекулярную орбиталь могут занимать только два электрона с противоположными (т. е. спаренными ) спинами, ядерные частицы — протоны и нейтроны — также обладают спиновыми свойствами. В любом данном ядре некоторые из спинов могут быть спарены, однако имеются остаточные неспаренные спины. Ясно, что это характерно для ядер с нечетным массовым числом (нечетным суммарным числом протонов и нейтронов). Вращающееся заряженное тело можно рассматривать как маленький магнит, который при помещении в магнитное поле может принять две разные ориентации в направлении поля или против поля. Эти ориентации имеют разную энергию. При нормальных условиях ббльшая часть ядер занимает низший энергетический уровень. Облучение с энергией, соответствующей энергетической щели между двумя уровнями (в радиочастотном районе), поглощается, промотируя ядра с одного уровня на другой, и это поглощение можно зарегистрировать. Точная частота (т) зависит от типа ядра ( Н, и т. д.) и электронного окружения, в котором оно находится, а также от силы магнитного поля. Схема спектрометра ядерного магнитного резонанса (ЯМР), применяемого для регистрации этих изменений, приведена на рис. 3.10. [c.70]

Цинк, кадмий и ртуть составляют ИВ-подгруппу периодической системы. Их ач омы, отличаясь числом электронных уровней, имеют одинаковую электронную конфигурацию наружного уровня — ь . Предпоследний электронный уровень атомов элементов группы цинка является стабильным электроны подуровня 1 не отрываются. Валентными электронами являются наружные, но только в возбужденном состоянии атомов. В нормальном состоянии агомов -электроны спарены, так как имеют противоположные спины. Обычно проявляемая этими элементами в соединениях валентность равна двум. Цинк, кадмий и ртуть полпизотопны у цинка 5, у кадмия 8, у ртути 7 устойчивых изотопов. Известны также радиоактивные изотопы этих элементов. [c.329]

В переходных металлах -зона лишь частично заполнена и перекрывается с лежащей выше соседней х-зоной, которая без перекрывания была бы не заполнена. Магнитные свойства таких металлов определяются их зонной структурой. В качестве примера рассмотрим никель и медь (рис. 23). Медь имеет целиком заполненную З -зону, которая содержит десять электронов, половина из них имеет спины, направленные вверх, а у другой половины электронов спины направлены вниз, и, кроме того, в этой зоне имеется один 45-электрон. У атома никеля на один электрон меньше, и вследствие перекрывания 45- и Зй-зон и перехода части Зй-электронов в 45-зону у каждого атома в Зй-зоне не достает примерно 0,54 электрона. В результате так называемого обменного взаимодействия в З -зоне имеется избыток электронов с одним направлением спина (расщепление З -зоны), что приводит к появлению ферромагнетизма.. Выше определенной температуры (температуры Кюри) тепловая энергия электронов нарушает слабое обменное взаимодействие, в результате чего, как показано на рис. 23, в, все электроны спарены, т. е. распределяются поровну между двумя возможными спиновыми состояниями. [c.46]

Фотолиз. При поглощении молекулой энергии УФ-излучения п- или я-электроны переходят на возбужденный синглетный уровень я, на котором спины электронов спарены. Это возбужденное состояние обычно имеет избыточную колебательную энергию, что может привести к гомолитическому распаду молекулы с образованием двух радикалов. Спины неспаренных электронов у таких радикалов будут антипараллельны. Если триплетное состояние данного соединения имеет подходящую энергию, то возможен переход из возбужденного синглетного состояния в возбужденное триплетное состояние. Триплетное состояние более долгоживущее, чем синглетное, поскольку непосредственный переход в основное синг-летное состояние является запрещенным. Молекула в триплетном состоянии также может претерпевать гомолитический распад, причем в этом случае образуются радикалы, неспаренные электроны которых характеризуются параллельными спинами. [c.17]

Валентное состояние. Атом бериллия имеет электронную конфигурацию 18 28 . Таким образом, его валентная оболочка имеет одну занятую орбиталь и его электроны спарены. Однако для того, чтобы стало возможным образование двух связей с двумя другими атомами путем предоставления каждому из них одного электрона в совместное пользование, сначала необходимо перевести атом бериллия в такое состояние, в котором каждый из электронов занимает свою орбиталь, а их спины не спарены, т. го- [c.90]

Согласно нашему предыдущему изложению, связь между а Ь будет устойчивой только, если спины соответствующих электронов спарены то же условие имеет место для каждой из других пар атомов. Такое распределение спинов отвечает условию 8 ср —0. Даже если атомы не разъединены, представляется естественным принять, что наиболее устойчивой конфигурацией будет та, которой отвечает максимальное число связей. Мы сосредоточим поэтому наше внимание на детерминантах, содержащих тольке те величины ср, для которых собственное значение для оператора 8 равно нулю это означает, что, например, в случае шести электронов мы принимаем, что основное состояние молекулы дается одним из корней векового уравнения, соответствующего детерминанту с двадцатью рядами. [c.310]

Молекула Ы . Конфигурация Li2[(als) (a ls) (a 2s) J (терм 41g). Первые четыре электрона находятся на внутренних als-орбиталях, образованных из АО АГ-слоя (Is-орбиталей атомов лития). Их размещение подобно размещению в молекуле Неа (см. рис. 24), когда равное число электронов на als- и a ls-MO приводит к отсутствию связи. Можно считать и здесь, что эти МО не вносят вклад в энергию связи молекулы, и электроны на этих орбиталях сохраняют в молекуле характер атомных АГ-электронов, принадлежа попарно соответствующим ядрам (/С-остов). Этому отвечает запись конфигурации в форме Li2[/ ( r2s) ], из которой видно, что связь обусловлена парой электронов, находящихся на связывающей а25-орбитали. Точный квантовомеханический расчет действительно показывает, что als- и а Ь-орбитали имеют вид, близкий к виду двух атомных орбиталей, каждая из которых сосредоточена в основном вокруг одного из двух ядер (рис. 26), и электроны на этих орбиталях условно считают несвязывающими, как четыре электрона в Неа. Молекула Ыг диамагнитна (спины электронов спарены). [c.78]

При переходе к углероду, атом которого имеет шесть электронов, можно довольно легко установить, что электронная конфигурация его основного состояния должна быть ls 2s 2p , но пока нет никаких оснований решать, будут ли спины двух 2р-электронов спарены или нет. По принципу исключения спаривания не требуется, так как два электрона, которые имеют п=2, /= 1, могут иметь один и тот же спин и различаться значениями Ответ на этот вопрос дается правилом, называемым первым правилом Хунда, которое детальнее будет рассмотрено ниже (стр. 45). Можно изложить смысл этого правила в форме, особенно удобной для данных целей, а именно пока позволяет принцип исключения, электроны с одинаковыми значениями пи/ будут иметь одинаковые значения т , обязательно занимая орбитали с разными значениями т . Следовательно, наблюдаемая для углерода особая конфигурация ls 2s 2p [c.35]

Однако теория ВС должна предсказать, что все спины электронов спарены, хотя это не так. [c.113]

Наиболее важный вклад в суммарные магнитные свойства веществ вносят магнитные моменты, обусловленные движением заряженных электронов. Вклад нуклонов гораздо меньще, и мы не будем его учитывать. Когда вещество помещается в магнитное поле, последнее индуцирует в образце движение электронов в таком направлении, чтобы результирующий магнитный момент был ориентирован противоположно направлению наложенного поля. Вследствие этого образец выталкивается из неоднородного поля, и мы называем его диамагнитным. В отсутствие магнитного поля диамагнетизма нет, но он появляется у всех веществ при наложении магнитного поля. Такое магнитное поведение наиболее существенно для всех веществ, в которых все спины электронов спарены. [c.416]

Он характеризует кулоновское отталкивание между электронными плотностями [ / ( )1 , ( ) т,-—плотность в (] электронов и ], находящихся на орбиталях т и г, где т может быть равно или не равно п. Существуют и другие интегралы, которые мы обозначим как Х, , которые имеют нулевое значение, если спгшь электронов спарены, и отличны о г нуля, если спины параллельны. Интегралы К, имеют следующий вид [c.25]

Пусть электронный слой молекулы, находящейся в основном состоянии, открыт, т. е. число электронов со спином а отлично от числа электронов со спином р. Это имеет место, в частности, у систем с нечетным числом электронов, таких, как ионы и радикалы. Если в состоянии, описанном функцией (1,13), все электроны спарены, и, значит, условия, в которых они находятся, совершенно одинаковы, то при преобладании числа электронов, например, с а-спи-ном, эти условия оказываются различными. Поэтому нет никаких оснований считать, что хотя бы у двух электронов с пpoтивoпoлoжньfми спинами координатные функции в точности одинаковы. Иными словами, все МО должны быть различными (неограниченный метод Хартри—Фока). [c.21]

Высокоэнергетическая полоса молекулы О2, однако, разрешается на два пика с отношением интенсивностей примерно 2 1, Это расщепление ( 1 эВ) слишком велико, чтобы быть обусловленным разностью энергий 1а - и 1аи-уровней. Оно объясняется тем, что не все валентные электроны О2 спарены по спинам (более подробно это будет объяснено в гл. б), и поэтому в состоянии, возникающем после ионизации, имеется взаимодействие между неспаренными электронами валентной оболочки и неспаренным электроном на 1а 0рбитали. Аналогичная спиновая связь возникает и в молекуле N0, так как она имеет нечетное число валентных электронов (следовательно, спин одного из них не спарен). Отметим, однако, что расщеплена лишь высокоэнергетическая полоса при 410 эВ. Это позволяет предположить, что неспаренный электрон в валентной оболочке молекулы локализован в основном на атоме азота. [c.84]

Обратимся к схеме энергетических уровней молекулы, представленной на рис. 14.4.74. Основное состояние молекулы с четным числом электронов является синглетным и обозначается 5о. В этом состоянии энергия молекулы мрпшмальна, все электроны спарены, а их спины антипараллельны. Поглощение фотона с энергией 1 сопровождается возбуждением молекулы и переходом электрона за время 10с на более высокий синглет-ный уровень без изменения спина. Возбужденная молекула обладает некоторым избытком колебательной [c.502]

Наиболее удивительным выводом из приближения сильных полей является заключение о понижении максимальной спиновой мультиплетности, обнаруженной у некоторых ионов (т. е. об изменении суммарного спина при переходе от комплексов, которые Полинг считал ионными , к ковалентным ). Так, у d-оболочки свободного атома или в случае слабого кубического поля максимальная мультиплетйость равна шести — соответственно наличию по правилу Гунда пяти песпаренных спинов. Но если оболочка t g становится более стабильной, чем вд, то максимально возможная мультинлетность понижается до четырех — соответственно наличию трех неспаренных спинов, заполняющих наполовину оболочку t g. Наиболее известным примером такого поведения являются, вероятно, комплексы Со(1П), которые имеют четыре песпаренных спина в слабом поле, по становятся диамагнитными в сильном поле [3], когда все шесть электронов спарены в оболочке t g. [c.232]

Нужно заметить, что некоторые авторы пытаются разделить химические частицы на молекулы и свободные радикалы по другому признаку. Именно молекулами называют частицы, для которых суммарный спин электронов равен нулю, т. е. спины всех электронов спарены, а свободными радикалами— химические частицы, у которых суммарный спин не равен нулю (один или несколько электронов с неспаренными спинами). Такое разделение еще менее обосновано, чем описанное ранее. Во-первых, при таком делении все молекулы с нечетным числом электронов нужно было бы называть свободными радикалами. Число таких молекул среди двухатомных примерно того же порядка, что и число молекул с четным числом электронов. Во- вторых, для огромного большинства изученных молекул с четным числом электронов в последовательности их электронных состояний встречаются как состояния с полностью спаренными спинами (синглетные), так и состояния с неспаренными спинами одного или нескольких электронов (триплетные, квннтетные и т. д.). При указанном разделении частиц на молекулы и свободные [c.157]

Очень важным является случай, когда в системе при четном (М = 2п) числе электронов п электронов имеют спин одного направления. В частности, такими системами являются молекулы с замкнуты-ми электронными оболочками, в которых все электроны молекулы спарены, [c.178]

Во втором наружном электронном слое, электроны которого являются валентными (т. е. могут принимать участие в образовании химических связей), два 5-электрона спарены (так как обладают противоположными спинами) и только два р-электрона могут обусловить образование химических связей, т. е. такой атом углерода должен быть двухвалентным. Однако углерод обычно четырехвалентен. По Пэлингу это объясняется тем, что энергии 25- и 2р-состояний очень близки, а поэтому один из двух спаренных 25-электронов переходит ка свободную 2р-орбиталь, и, таким образом, на втором электронном уровне оказывается один 2з- и три 2р-электрона [c.38]

Таким образом, при конфигурации Is первый электронный слой заполнен. При переходе к атому лития, имеющему три электрона, первые два электрона размещаются так, что придают Li+ конфигурацию Is , а третий занимает следующую наиболее стабильную орбиталь, а именно 2з-орбиталь. Следовательно, электронная конфигурация лития Is 2s. Ранее уже отмечалось, что в атоме водорода энергии орбиталей возрастают с возрастанием п. В то время как в атоме водорода нет различия в энергиях ns- и пр-уровней, во всех многоэлектронных атомах, несомненно, существует разница между ними в пользу ns-уровней (см. ниже). Вот почему третий электрон Li должен быть отнесен скорее к 2s-, чем к 2р-уровню. Атом бериллия, у которого четыре электрона, имеет конфигурацию ls 2s и спины всех электронов спарены. У атома бора, который имеет пять электронов, должна возникнуть конфигурация ls 2s 2p и должен существовать один неспаренный спин, обусловленный 2р-элек-троном. [c.35]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология