Кристаллы валентные молекулярные

Основу метода молекулярных орбиталей составляет понятие о нелокализованных химических связях, под которым подразумевается, что в многоатомных системах (молекулах, кристаллах) валентные электроны одновременно принадлежат всем связываемым атомам. [c.66]

Согласно Ф. Зейтцу []70], кристаллические твердые тела подразделяются на металлы, ионные кристаллы, валентные кристаллы, полупроводники и молекулярные кристаллы. [c.55]

Основу метода молекулярных орбиталей составляет представление о нелокализованных химических связях. При этом подразумевается, что в многоатомных системах (больших молекулах, кристаллах) валентные электроны одновременно принадлежат нескольким атомам. В результате замены атомной орбитали на молекулярную происходит делокализация электрона. [c.86]

Рассмотрение молекулярных орбиталей и химической связи во втором издании в общем понравилось большинству преподавателей, но показалось им несколько усложненным и трудным для восприятия. Теперь мы разбили этот материал на две части в гл. 12 излагаются основы теории молекулярных орбиталей и ее применения к некоторым двухатомным молекулам, а в гл. 13 рассматриваются многоатомные молекулы и молекулярная спектроскопия. Кроме того, написана новая глава (гл. 11), представляющая собой введение в теорию химической связи в ней используются только представления об электронных парах и отталкивании электронных пар и еще не упоминается о квантовой механике. Рассматриваемая в этой главе теория отталкивания валентных электронных пар (как это ни странно, мало известная в США) дает интуитивно понятный и простой способ качественного объяснения формы молекул. Эти три главы вместе с гл. 14, посвященной химической связи в кристаллах и жидкостях, дают студентам всестороннее представление о принципах химической связи, строения молекул и спектроскопии. [c.10]

Это сходство с металлами указывает, что валентные электроны в германии не связаны с атомами столь прочно, как можно было бы ожидать для настоящего ковалентного каркасного кристалла. Мыщьяк, сурьма и селен существуют в одних модификациях в виде молекулярных кристаллов, а в других модификациях - в виде металлических кристаллов, хотя атомы в их металлических структурах имеют относительно низкие координационные числа. Известно, что теллур кристаллизуется в металлическую структуру, но довольно вероятно, что он может также существовать в виде молекулярного кристалла. Положение астата в периодической таблице заставляет предположить наличие у него промежуточных свойств, однако этот элемент еще не исследован подробно. [c.607]

Более совершенную модель металлической связи позволяет создать теория молекулярных орбиталей. Согласно этой модели, весь кристалл металла следует рассматривать как одну гигантскую молекулу. Все атомные орбитали определенного типа взаимодействуют в кристалле, образуя совокупность делокализованных орбиталей, простирающихся по всему кристаллу. Число валентных атомных орбиталей в отдельном кристалле достигает 10 . Чтобы представить себе, как происходит взаимодействие столь большого числа валентных орбиталей, рассмотрим гипотетическую последовательность линейных молекул лития, Ыг, з, в которых основную роль играют валентные 25-орбитали. На рис. 14-24 показано образование молекулярных орбиталей для трех указанных молекул. Отметим, что вследствие делокализации молекулярных орбиталей ни одному из электронов не приходится располагаться на разрыхляющей орбитали. По мере удлинения цепочки атомов в молекуле расстояние между орбитальными энергетическими уровнями все более сокращается. В предельном случае для кристалла, состоящего из 10 атомов, комбинация атомных орбита-лей приводит к возникновению широкой полосы, или, как говорят, зоны, тесно расположенных энергетических уровней. [c.625]

На рис. 14-25 схематически изображены три зоны энергетических уровней, образованных Ь-, 25- и 2р-орбиталями простейшего металла, лития. Молекулярные Ь-орбитали полностью заполнены электронами, потому что в изолированных атомах лития 15-орбитали также заполнены. Следовательно, 15-электроны не принимают участия в химической связи. Они являются частью положительно заряженных атомных остовов (ионов), и их можно не принимать во внимание при дальнейшем обсуждении. Атомы лития имеют по одному валентному электрону на 25-орбитали. Если в кристалле лития 10 атомов, то взаимодействие 10 25-орбиталей приводит к возникновению зоны, состоящей из 10 делокализованных орбиталей. Как обычно, каждая из этих орбиталей способна принять до двух электронов, так что в пределах зоны может находиться 2 -10 электронов. Ясно, что в кристалле лития имеется ровно столько электронов, чтобы заполнить только нижнюю половину 25-зоны, как это показано на рис. 14-25. [c.625]

Кристаллы неметаллических элементов с каркасной структурой, подобные углероду или кремнию, обладают свойствами диэлектриков (изоляторов), т.е. не проводят электрический ток. Применение теории молекулярных орбиталей к обсуждению химической связи в неметаллических каркасных кристаллах сталкивается со значительными трудностями. Достаточно сказать, что в ковалентных каркасных кристаллах обычно удается вести подсчет валентных электронов вокруг каждого атома, подобно тому как это делается при составлении льюисовых структур, и оказывается, что при этом выполняется правило октета. Это объясняется тем, что атомы в неметаллических каркасных кристаллах обычно имеют по крайней мере столько валентных электронов, сколько у них есть валентных орбиталей. Следовательно, в таких кристаллах предпочтительны низкие координационные числа, и между каждым атомом и его ближайшими соседями могут образовываться простые двухэлектронные связи. Низкие координационные числа являются причиной того, что потенциальная энергия электрона внутри таких кристаллов не постоянна она значительно понижается в межъядерных областях, и поэтому электроны не могут свободно перемещаться по кристаллу, подобно тому как это происходит в металлах. [c.629]

Чтобы диэлектрик (изолятор) стал проводить электрический ток, необходима энергия, достаточная для возбуждения электронов из заполненной зоны через межзонную щель в свободную зону молекулярных орбиталей. Эта энергия является энергией активации процесса проводимости. Лишь высокие температуры или чрезвычайно сильные электрические поля могут обеспечить энергию, необходимую для возбуждения значительного числа электронов, которые придают кристаллу проводимость. В алмазе межзонная щель (интервал между потолком заполненной, или валентной, зоны и низом свободной зоны, называемой зоной проводимости) составляет 5,2 эВ, т.е. 502 кДж моль . [c.631]

Молекулярные кристаллические вещества характеризуются значительной летучестью, твердость их невелика, они легкоплавки. Особенно низки температуры плавления и кипения у тех веществ-, молекулы которых неполярны. Кристаллы, образуемые благородными газами, также следует отнести к молекулярным, состоящим из одноатомных молекул, поскольку валентные силы в образовании этих кристаллов роли не играют, и связи между частицами имеют тот же характер, что и в других молекулярных кристаллах. [c.145]

При одном и том же атоме М в зависимости от его валентного состояния (гибридизации АО) частота может меняться в пределах до 50%. В зависимости от окружения, т. е. заместителей при М в данном валентном состоянии, изменения частоты могут происходить в пределах до 20%. Расщепления линий ЯКР могут превышать 2% частоты также при разных конформациях молекул, что позволяет иногда определять наличие конформеров и соотношение между ними. Такого же порядка сдвиги частоты ЯКР возможны за счет эффектов кристаллического поля в молекулярных кристаллах. Что касается изменений частот, вызываемых наличием меж- и внутримолекулярных водородных и других ассоциативных связей, то они могут составлять от 3 до 40% частоты. [c.98]

Происхождение и величину градиентов электрических полей на ядрах атомов в молекулах приближенно объясняют с точки зрения характера химических связей и распределения электронной плотности в рамках теории МО ЛКАО. В молекулярных кристаллах основной вклад в градиент поля на ядре дают валентные электроны рассматриваемого атома, а в простейшем подходе Таунса и Дейли для таких атомов, как и галогены, показывается, что градиент создают главным образом р-электроны валентной оболочки. Исходное положение этого подхода состоит в том, что градиент электрического поля в направлении г (например, совпадающем с направлением связи, см. рис. IV.2) в молекуле е мол можно выразить через градиент электрического поля в свободном атоме е<7ат в виде линейного соотношения [c.105]

Химическая связь возникает благодаря взаимодействию электрических полей, создаваемых электронами и ядрами атомов, участвующих в образовании молекулы или кристалла. Независимо от типов химической связи причина ее образования — одна. Химическая связь образуется, если электроны взаимодействующих атомов получают возможность двигаться одновременно вблизи положительных зарядов нескольких ядер. Задача заключается в том, чтобы достаточно правильно описать главные детали этого движения многих частиц и научиться рассчитывать в различных участках молекулы электронную плотность, обеспечивающую связывание атомов. Оказалось, что получить даже качественно правильные решения уравнения Шредингера удается не всегда. Поэтому в настоящее время применяются для объяснения свойств химической связи разнообразные приближенные теории, часто сильно отличающиеся друг от друга. Из методов квантовой химии наиболее известны два подхода к расчету молекулярных систем — метод валентных связей (метод ВС) и метод молекулярных орбиталей (метод МО). [c.101]

Таким образом, графит является молекулярным кристаллом в одном направлении и ковалентным — в другом. К кристаллам со смешанными связями относятся многочисленные силикатные материалы, в которых наряду с ковалентными действуют ионные и межмолекуляр-ные силы. Немалое значение имеют ковалентные связи в металлических кристаллах, образуемых -элементами. Высокие твердость, плотность и температуры плавления, а также заниженную (по числу валентных электронов) электропроводность этих металлов объясняют участием (I-электронов в образовании ковалентных связей между частицами в узлах кристаллических решеток. [c.81]

Атом в связанном состоянии уже частично теряет в своей химической индивидуальности так, при образовании химических связей с другими атомами он теряет часть своих валентных электронов (они, например, переходят на молекулярные орбитали в ковалентных молекулах, отходят к другим атомам в ионных кристаллах или обобщаются в металлических сплавах). [c.48]

В узлах пространственной решетки молекулярных кристаллов находятся молекулы. Химическая связь между атомами этих молекул осуществляется валентными электронами и является насыщенной. Поэтому между отдельными молекулами кристалла не могут возникать валентные химические связи. Таким образом, [c.85]

Метод валентных связей, наглядно иллюстрируя образование и структ) у различных многоатомных частиц, не всегда объясняет свойства вещества, в частности магнитные. Некоторые специфические связи между атомами (такие, как в молекуле бензоЛа или в металлических кристаллах) по этому методу представляются слишком упрощенно. Эти вопросы нашли объяснение с позиций метода молекулярных орбиталей, который позволяет не только описывать, но и количественно рассчитывать характеристики связей. [c.66]

В действительности число молекулярных орбиталей может быть еще больше за счет комбинации Ф и /-орбиталей (на 5М -I- 7Н). Электроны занимают эти орбитали в порядке возрастания соответствующих им энергетических уровней. Энергетические уровни, отвечающие орбиталям, которые содержат электроны связи, образуют валентную зону (рис. 29). Совокупность уровней, расположенных выше валентной зоны и соответствующих вакантным орбиталям, называется зоной проводимости. Благодаря близости энергетических уровней электрон при переходе на соседний уровень незначительно изменяет свою энергию (приблизительно на Ю эВ). Поэтому уже при обычных условиях электроны способны переходить с уровня на уровень, осуществляя между атомами металла нелокализованные связи. Этой возможности лишены электроны в кристаллах неметаллов, так как в них между валентной зоной и зоной проводимости имеется энергетический разрыв, называемый запрещенной зоной. В кристал- [c.93]

Метод молекулярных орбиталей позволяет не только описывать, но и количественно рассчитывать характеристики связей. Основу метода молекулярных орбиталей составляет понятие о нелокализованных химических связях, под которым подразз евается, что в многоатомных системах (молекулах, кристаллах) валентные электроны одновременно принадлежат всем связываемым атомам. [c.82]

Таким образом, из экспериментальных данных вытекает, что внеиндексные заместители в некоторых случаях могут налагаться на поверхность рядом с мультиплетом.. Естественно при этом ожидать структурного соответствия При этом необходимо иметь в виду, что обычно следует брать другие, ван-дер-ваальссюы, атомные радиусы, которые больше, чем валентно-химические, хотя межатомные расстояния в молекулах остаются одними и теми же. Здесь, как и в случае кристаллов с молекулярной решеткой, должны быть пригодны Бриглеб-Стюартовские модели молекул, которые для индексных групп непригодны, так как при катализе действуют химические силы. [c.67]

С повышением темп-ры все меньшее число веществ остается в конденсированном состоянии. В настоящее время неизвестны вещества с темп-рами плавления существенно выше 4000° К и, вероятно, к 6000° К уже не останется веществ, способных существовать в жидком состоянии при атмосферном давлении. Процессы парообразования при высоких темп-рах отличаются своеобразием и большей частью являются химич. процессами. В каждой температурной области парообразование происходит в результате разрыва тех свя-3011, к-рые способны преодолевать тепловое движение частиц прн этих темг1-рах. При низких и обычных темп-рах испаряются жидкости и кристаллы с молекулярным строением. При высоких темн-рах тепловое движение может преодолевать связи, существующие между частицами в металлич. илп ионных кристаллах и расплавах, а также в кристаллах с ковалентными связями между частицами. В образовании пара в таких случаях часто принимают участие валентно ненасыщенные атомы или группы атомов (радикалы). При взаимодействии их между собой в результате образования между ними ковалентных связей в парах могут образовываться более сложные частицы. В других [c.334]

Т р е т ь я — наиболее распространенная группа агрегатов представлена водоустойчивыми комками, склеенными гумусовыми и органо-минеральными клеями , молекулы которых валентно связаны с поверхностями склеиваемых минеральных частиц. В почвах, насыщенных основаниями или слабовьш1,ело-ченных, мы можем иметь два случая а) валентные (молекулярные) связи ограничены только внешними поверхностями кристаллов (каолинитовые, мусковито-серицитовые и другие глины) клей снимется легко, и б) пол яр но-гумусовые соединения могут проникать в межплоскостное пространство кристалла (монтмориллонит). Они дают более прочную структуру агрегата, клей снимается с трудом и необходима более продолжительная обработка соответствующими реактивами. [c.12]

Так как в устойчивых кристаллах взаимное притяжение между частицами всегда преобладает над отталкиванием, то сближение их (до известного предела) в общем должно сопровождаться выделением энергии, т. е. делать кристалл более устойчивым. Если между частицами, составляющими кристалл, действуют лишь ненаправленные связи (ионные и металлические кристаллы), т указанный предел отвечает наибольшему заполнению объема. Эго соответствует принципу наиболее плотной упаковки. Но есля между частицами действуют направленные связи (кристаллы с ковалентной связью), то возрастание плотности упаковки повышает устойчивость кристалла лишь до тех пор, пока не начнут существенно изменяться направления валентных связей. Такие изменения требуют затраты значительных количеств энергии. Поэтому в кристаллах с ковалентной связью наиболее устойчивыми являются структуры, в которых атомы располагаются в соответствии с направлением валентностей (см. 19) или незначительно отклоняясь от этого направления, хотя бы такие структуры и не отвечали наиболее плотной упаковке. В результате принцип наиболее плотной упаковки последовательнее выдерживается в кристаллах с металлическими или ионными связями, чем в кристаллах с ковалентными связями. В кристаллах с молекулярной решеткой этот принцип тоже должен лучше соблюдаться в тех случаях, когда связи, действующие между молекулами, не ориентированы, т. е. когда отсутствуйт водородные связи и не происходит значительного междипольного взаимодействия. [c.200]

В<сьма разнообразны также оксиды, в которых координационное число кислорода превышает значение его максимальной валентности, т. е. больше четыр( X. Например, в кристалле MgO координационное число кислорода равно шести, а в кристалле NaoO восьми. Согласно теории молекулярных орбита-лей эта обусловлено тем, что в кристалле М 0 (структурный тип Na l) каждый атом С (за счет 2р -, 2р, - и 2р -орбиталей) объединяется с шестью соседними атомами Vlg посредством трех трехцентровых связей. Аналогично построены кристаллические МпО, FeO, СоО, NiO и другие оксиды со структурой тина Na l. [c.311]

Многие молекулы, например Н , N3, О2 и 2, образуют молекулярные кристаллы,, потому что все валентные орбитали входящих в них атомов использованы для построения внутримолекулярных связей либо заняты несвязывающими электронами. Вследствие этого межмолекулярные связи, удерживающие молекулы вместе в кристаллах, оказываются намного слабее, чем внутримолекулярные связи в отдельных молекулах. Слабые силы, обусловливающие межмолекулярную связь, называются вандерваальсовыми силами по имени впервые изучавщего их голландского ученого Я. Ван-дер-Ваальса. [c.611]

Прежде чем говорить об электронной конф 1гурации кристаллов, напомним, как формируется электронная структура молекулы, когда она образуется из атомов. Возьмем, например, литий, атомы которого имеют электронную структуру ls 2s. При перекрывании 28-орбиталей двух атомов образуется молекула Lia. При этом возникают две молекулярные орбитали, одна из которых, более низкая по уровню энергии— связывающая орбиталь, — заселяется валентными электронами. Небольшая часть валентных электронов, возбуждается и переходит в 2р-состояние, степень гибридизации не превышает 20%. Атомные 1 s-орбитали не теряют в молекуле своей индивидуальности. Участие принадлежащих им электронов в об-, щем электронно-ядерном взаимодействии несколько снижает его [c.99]

Таким образом, в периодической системе при переходе от р-элементов VIII группы к 5-элементам I группы уменьшение числа валентных электронов обусловливает закономерный переход от неметаллов с молекулярными кристаллическими решетками (Аг, С1.2, Р4) к неметаллам с атомно-цепной (5 ), атомно-слоистой (Р ) и атомно-координа-ционной (81 з ) структурами и далее к металлическим координационным кристаллам (А1, М , Ыа). Примерно так же изменяется структура простых веществ и в других периодах системы Д. И. Менделеева. Общий обзор строения простых веществ дан в табл. 33. [c.256]

МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ — взаимодействие двух элек-тронейтральных молекул, вызываемое силами притяжения или отталкивания. Межмолекулярные силы притяжения, называемые иногда силами Ван дер Ваальса, много слабее валентных сил, но именно М. в. обусловливает откло нения от законов идеальных газов, переходы от газообразного состояния к жидкому, существование молекулярных кристаллов, явления переноса (диффузия, вязкость, теплопроводность), тушение люминесценции, уширение спектральных линий, адсорбции и др. М. в. всегда представляет собой первую стадию элементарного акта химической бимолекулярной реакции. При больших расстояниях между молекулами, когда их электронные оболочки не перекрываются, преобладают силы притяжения при малых расстояниях преобладают силы отталкивания. Короткодействующие силы имеют ту же природу, что и силы химической (валентной) связи и возникают при условии, когда электронные оболочки молекул сильно перекрываются. Частным случаем М. в. является водородная связь. М. в. определяет агрегатное состояние вещества и некоторые физические свойства соединений. [c.157]

Атом меди имеет только один валентный электрон, и валентная 45-зона заполнена наполовину. В результа-те перекрывания 45-зоны с З -ЗОНОЙ 45 зона может принимать с З -зоны дополнительные электроны. Если к металлу приложить разность потенциалов, энергетическое состояние электронов изменяется в пределах этих двух перекрывающихся зон. Перекрывание зон равноценно образованик> молекулярных орбита-лей, распределяющихся по всему объему кристалла, что позволяет электронам перемещаться в электрическом поле. [c.184]

Радиусы атомов благородных газов Не, Ке, Аг, Кг и Хе равны соответственно 122, 160, 191, 201 и 220 пм. Приведенные значения получены из межатомных расстояний в кристаллах данных веществ, которые существуют при низких температурах. Для атомов этих элементов также наблюдается рост г, с увеличением порядкового номера. Радиусы атомов благородных газов значительно больше радиусов атомов неметаллов соответствующих периодов, поскольку в кристаллах благородных газов межатомное взаимодействие очень слабое (силы Ван-дер-Ваальса), а для молекул других неметаллов характерна прочная ковалентная связь. Можно считать, что атомные радиусы благородных газов - это радиусы валентно не связанных атомов, т. е. ван-дер-ваальСовы радиусы (которые находят из межатомных расстояний в молекулярных кристаллах). [c.51]

В узлах молекулярных кристаллических решеток находятся молекулы, которые связаны друг с Другом слабыми межмолеку-лярными силами. Такие кристаллы образуют вещества с ковалентной связью в молекулах. Веществ с молекулярной кристаллической решеткой известно очень много. Это твердые водород, хлор, диоксид углерода и другие вещества, которые при обычной температуре газообразны. Кристаллы больщинства органических веществ также относятся к этому типу. Молекулярные кристаллические вещества характеризуются значительной летучестью, твердость их невелика, они легкоплавки. Особенно низкие температуры плавления и кипения у тех веществ, ма1е-кулы которых неполярны. Кристаллы, образуемые благородными газами, также следует отнести к молекулярным, состоящим из одноатомных молекул, поскольку валентные силы в образовании этих кристаллов роли не играют, и связи между частицами имеют тот же характер, что и в других молекулярных кристаллах. [c.155]

Заметное отклонение структуры молекулярного кристалла от плотнейшей упаковки происходит при наличии между молекулами водородной связи, например у льда. Искажение валентных углов здесь требует значительных затрат энергии. Этим объясняется рыхлая структура льда. Энергия кристаллической решетки молекулярного кристалла выражается тепловым эффектом его сублимации. Эта величина для разных веществ колеблется от долей единицы до нескольких десятков кДж/моль и более, что значителы о ниже, чем энергии решетки других типов кристаллов. [c.137]

Известно, что в газовой фазе фторид ксенона (VI) находится в молекулярном виде, а в твердой фазе — в виде ионного кристалла — фторида пентафтороксенона (VI). Пользуясь методом валентных связей, объясните, почему ионное строение соединения ксенона (VI) оказывается более устойч ивым. [c.117]

Вследствие нелокализованности металлической связи для се описания лучше всего подходит метод молекулярных орбиталей (метод МО). Остановимся предварительно на основ-пых положениях этого метода. Согласно методу МО, молекула (комгулекс, кристалл металла) рассматривается как единое целое, в котором все валентные электроны являются обними для всей молекулы (комплекса). Подобно тому, как каждому электрону в атоме соответствует атомная орбиталь (АО), в молекуле ему соответствует молекулярная, орбиталь, (МО). По аналогии с атомными 8-, р-, (1-,. .. орбиталями молекулярные обозначаются греческими буквами а, п, 6, ф,. . . [c.56]