Молекула расположение атомных ядер

Рис. 111-42. Расположение атомных ядер в РАССТОЯНИЯ й между атомными некоторых простейших молекулах. ядрами можно приближенно

Вторым типом взаимодействия, оказывающим влияние на процессы релаксации, является анизотропия химического сдвига. Электронные оболочки создают в точке расположения атомного ядра А локальное дополнительное поле, которое почти всегда анизотропно, и в силу этого его величина изменяется во времени под влиянием броуновского движения молекул, причем время корреляции вновь является мерой этой зависимости от времени. Так как это взаимодействие возрастает пропорционально величине поля В , а скорость релаксации пропорциональна квадрату величины, характеризующей силу взаимодействия, то оказывается, что вклад в скорость релаксации от временной модуляции анизотропии химического сдвига для жидкостей малой вязкости в области, где выполняется уравнение [c.38]

До сих пор мы принимали, что частота резонанса магнитных ядер является функцией приложенного магнитного поля Но и гиромагнитного отношения ядер у. В действительности частота резонанса зависит не только от гиромагнитного отношения ядер и напряженности поля Нд, но и от расположения ядра в химическом соединении. Это объясняется тем, что для исследования методом ЯМР-спектроскопии используют атомы и молекулы, в которых ядра окружены электронными оболочками, оказывающими заметное влияние на характер магнитного резонанса атомных ядер. [c.59]

Возбуждение молекул. Возбужденные молекулы характеризуются тем, что один или несколько электронов находятся не на нормальном, а на каком-либо более высоком энергетическом уровне, расположенном дальше от ядра, нли же тем, что расстояние между атомными ядрами отличается от наиболее устойчивого состояния, а также более сильными колебаниями атомов в молекуле. [c.136]

Ц-. При этом для упрощения снова воспользуемся удаленностью друг от друга молекул А и В. Согласно классической теории электричества, группа точечных зарядов, далеко отстоящая от данной точки, создает в этой точке почти такой же потенциал, какой создают все заряды, сконцентрированные в одной точке, расположенной примерно в середине системы. Это свойство характерно и для системы частиц,, подчиняющихся законам квантовой механики. Поэтому если молекулы А и Б далеко отстоят друг от друга, то энергию взаимодействия заряда ядра атома (или атомного остатка) еь одной молекулы с электронами, расположенными около ядра а другой молекулы (которая строго описывается интегралом 1—еь/г1ь . > с суммированием по всем АО [c.187]

Какова геометрия, пространственная структура молекулы Иными словами, каково расстояние между ядрами атомов в молекуле (длина связи) и каково относительное расположение атомных ядер в молекулах, содержащих более двух атомов (углы между связями) [c.104]

Расстояние d между атомными ядрами можно приближенно рассматри-Рис. 111-33. Расположение атомных ядер в не- вать как сумму радиусов которых простейших молекулах (ПМ). соответствующих атомОВ. [c.82]

Хорошо видно также, что по мере удаления участков электронной плотности от выбранного ядра их влияние быстро уменьшается в точном согласии с требованиями закона Кулона Если теперь учесть, что формирование основных особенностей участков электронного облака почти полностью определяется типом и взаимным расположением атомных ядер в данной области молекулы, то становятся понятными факты не только замкнутости электронных оболочек молекул в пределах тех илн иных структурных элементов, но и сохранения геометрических свойств таких элементов в рядах молекул Вопрос о взаимных влияниях в молекулах более подробно будет обсужден в га 5 [c.131]

Подобные полярные связи образуются и в том случае, когда для образования связывающего дублета электроны предоставляет каждый из атомов, но только тогда, когда из-эа структурного расположения и неодинакового притяжения электронного дублета различными атомными ядрами связывающая электронная пара смещена от центра связи к одному из ядер. Такая связь образуется в молекуле воды, в которой предполагается значительная степень ионного взаимодействия. Полярные связи образуются при связывании элементов, сильно различающихся по электроотрицательности. Это неудивительно, особенно для связей, которые образует кислород или фтор с некоторыми ионами металлов (щелочные и щелочноземельные металлы). [c.159]

КОНФИГУРАЦИЯ РАВНОВЕСНАЯ, расположение атомных ядер молекулы (или радикала, иона) в пространстве, соответствующее минимуму ее потенц. энергии. К. р. двухатомной молекулы характеризуется расстоянием между атомными ядрами. Для описания К. р. многоатомных молекул необходимо исппльловат] такие параметры, как длины связей, валентные углы, а также двугранные углы (см. Номенклатура стереохимическая). К. р. молекулы зависит от ее электронного состояния. Так, в оси. состоянии молекула ацетилена имеет линейную конфигурацию, в возбужденном — трансоидную. Параметры молекулы (или ее геометрию) определяют методами рентгеновского структурного анализа, газовой электронографии, микроволновой спектроскопии, нейтронографии и др., а в случае простых молекул также рассчитывают квантовомех. методами. КОНФОРМАЦИИ молекул, различные пространств, формы молекулы, возникающие при изменении относит, ориентации отд. ее частей в результате виутр. вращения атомов или групп атомов вокруг простых ( вя 1еп, изгиба связей и др. При этом стереохим. конфигурация молекулы остается неизменной. Каждой К. соответствует определ. энергия. Так, для молекулы зтана можно представить существование двух максимально ра )личающихся по энергии К.— 1аслоненной (ф-ла la), для к-рой диэдральный угол Ф (см. Номенклатура стереохимическая) имеет значения О, 2, 4, и. заторможенной, или шахматной ([б), с ф = 1, 3, 3. Первой из них соответствует максимум энергии, второй — минимум. Поэтому молекулы этана существуют практически только в заторможенной К. [c.274]

Ядерный квадрупольный момент. Разнообразные переходы между энергетическими уровнями, связанные с вращательным движением молекул, проявляются в далекой инфракрасной области (в интервале длин волн 30 нм — 1 мм), при этом у соединений некоторых элементов в далеких инфракрасных спектрах поглощения наблюдаются группы линий с очень небольшим расщеплением (тонкая структура). У нуклидов с ядерным спином, равным 1 и более, из-за деформации ядра электрические заряды распределяются неравномерно — образуется электрический квадруполь. Атомные ядра принимают форму, приближающуюся к эллипсоиду вращения, обозначаемому знаком плюс, если на большой оси расположен положительный заряд, а на малой — отрицательный, и знаком минус, если на большой оси заряд отрицательный, а на малой — положительный. Величина -этих зарядов выражается через электрический заряд электрона и площадь поверхности ядра и составляет в этих единицах 10-26—10-2 e/ м . Вблизи от значений магических чисел нейтронов и протонов эта величина крайне мала, по мере отдаления от них она возрастает по модулю, оставаясь положительной до достижения магического числа и отрицательной — лосле него. [c.52]

До сих пор система магнитных ядер рассматривалась как изолированная, где каждое ядро взаимодействует только с постоянным магнитным полем Я и переменным электромагнитным полем Я . В молекуле атомные ядра окружены электронами и другими ядрами, в результате чего эффективное постоянное магнитное поле Я,фф в месте расположения ядра не будет совпадать с Яд. Рассмотрим сначала влияние на условия резонанса электронного окружения. [c.281]

В методе ВС полагают, что каждая молекула составлена из атомов, и для объяснения электронного строения молекулы применяют атомные орбитали составляющих ее атомов [4, с 83] Иными словами, электроны в молекуле описываются неизменными атомными орбиталями, причем соседние атомы в силу неразличимости электронов осуществляют обмен электронами между ядрами Истинное строение молекулы представляется суперпозицией, наложением, линейной комбинацией различных вариантов расположения электронов между ядрами атомов [c.44]

Следовательно, сумма (6.21) инвариантна к одновременному ортогональному преобразованию координат всех электронов. Таким образом, и при использовании точного гамильтониана полная симметрия системы определяется расположением атомных ядер, входящих в молекулу. В связи с этим необходимо указать, что во всех существующих подходах к рассмотрению свойств симметрии гамильтониана предполагается оправданным приближение Борна — Оппенгеймера, согласно которому атомные ядра, обусловливающие геометрию молекулы, рассматриваются как ее жесткий остов. [c.117]

Помимо электростатического отталкивания между атомными ядрами, в простой молекуле У существует также отталкивание между двумя электронами, образующими связь. Каким образом, в таком случае, вообще можно объяснить образование связи между отдельными атомами Можно утверждать, что энергия, необходимая для образования связи, возникает вследствие притяжения между электронами и ядрами следующим образом. Электроны, участвующие в образовании связи между двумя ядрами, расположенными на расстоянии, близком к Ге (рис. 9-1), эквивалентны и неразличимы. Это означает, что нельзя рассматривать какой-либо из них принадлежащим данному атому в большей степени, чем другому. Значение спаривания электронов состоит в том, что оно предоставляет каждому из них максимально возможную свободу движения по орбиталям двухатомной системы вместо локализации на отдельных атомах (см. стр. 125—126). Квантовомеханические расчеты говорят о том, что свобода движения электронов является чрезвычайно важным фактором. Это видно из того, что пять шестых энергии связи в молекуле водорода может быть отнесено за счет делокализации электронов между двумя ядрами. Данная Глава посвящена в основном рассмотрению проблем, возникающих в связи с существованием чрезвычайно [c.208]

Как показывают рис. 39, 41 и 42, гибридные электронные облака смещены относительно ядра атома. Поэтому центр электрического заряда неподеленной электронной пары, находящейся на гибридной орбитали, не совпадает с положением атомного ядра, т. е. с центром имеющегося в атоме положительного заряда. Такое смещение заряда неподеленной электронной пары приводит к появлению дипольного момента, вносящего существенный вклад в суммарный дипольный момент молекулы. Из этого следует, что полярность молекулы зависит не только от полярности отдельных связей и их взаимного расположения (см. 41), но и от наличия неподеленных электронных пар на гибридных орбиталях и от пространственного расположения этих орбиталей. [c.135]

Принцип Франка — Кондона позволяет разобраться в особенностях полосатых спектров на основании относительного расположения потенциальных кривых. На рис. 19 показаны четыре типа расположения потенциальных кривых друг относительно друга, характерных для молекул с атомной связью. Для молекул с первым типом расположения кривых характерно увеличение равновесного расстояния между ядрами в возбужденном состоянии. Энергия диссоциации молекул в возбужденном состоянии вследствие этого падает. Это наиболее распространенный случай. Примерами таких молекул будут N2, Р2, О2, Вг2, Ь, ЫН, КН, 80 и т. д. Второй тип расположения отличается от первого большим смещением потенциальной кривой возбужденного [c.89]

Принцип Франка — Кондона позволяет разобраться в особенностях полосатых спектров на основании относительного расположения потенциальных кривых. На рис. 19 показаны четыре типа расположения потенциальных кривых друг относительно друга, характерных для молекул с атомной связью. Для молекул с первым типом расположения кривых характерно увеличение равновесного расстояния между ядрами в возбужденном состоянии. Энергия диссоциации молекул в возбужденном состоянии вследствие этого падает. Это наиболее распространенный случай. Примерами таких молекул будут N2, Р2, О2, Вг2, Ь, L1H, КН, SO и т.д. Второй тип расположения отличается от первого большим смещением потенциальной кривой возбужденного состояния вправо. Молекулы с таким типом расположения потенциальных кривых характеризуются сильным уменьшением энергии диссоциации в возбужденном состоянии и, согласно принципу Франка — Кондона, уменьшением числа полос в спектре, так как большинство переходов с нижней кривой на верхнюю приводит в состояние с запасом энергии, превышающим энергию диссоциации в возбужденном состоянии. Уже у Вг2 смещение потенциальной кривой возбужденного состояния настолько значительно, что с заметной интенсивностью проявляются лишь немногие дискретные полосы. У хлора смещение еще больше, и полосы не получаются вовсе. Примерами таких же молекул являются НС1, НВг и HI. [c.76]

В разд. 3-1Б-1 была приведена диаграмма, поясняющая происхождение прогрессий полос (рис. 3-12) и последовательностей полос (рис. 3-13), а также дана диаграмма уровней энергии для полос поглощения системы, подобной парам иода (рис. 3-14). Однако такие диаграммы не передают распределения интенсивности по линиям в спектрах, например, газообразного 1г. Интенсивности можно качественно объяснить в терминах потенциальных кривых для основного и возбужденного состояний на основе принципа Франка — Кондона. Согласно этому принципу, время, требуемое для поглощения кванта света и результирующего перехода электрона в возбужденное состояние (около 10 сек), столь мало по сравнению с периодом колебания молекулы (около 10 сек), что за время акта поглощения и возбуждения электрона атомные ядра не успевают изменить сколько-нибудь заметно своего относительного расположения (т. е. сохраняются межъядерные расстояния г) и кинетической энергии ядер (сохраняются скорости ядер). [c.141]

На рис. 19 и 20 показано лишь относительное расположение атомных ядер соответствующих элементов, но не отражены соотношения расстояний между ядрами и размеры атомов. В молекулах воды величина расстояния между ядрами атомов в связи О—Н находится в пределах от 0,85 до 1,1 А, в зависимости от состояния воды (в парах, в жидкости, в кристаллах льда, в кристаллогидратах и др.). Радиус электронной сферы кислородного атома равен 1.3—1,4 А таким образом, ядра водородных атомов располагаются внутри этой сферы. [c.76]

В каждой молекуле имеется четыре области, где плотность внешних электронов максимальна. Две из них определяются О—Н-свя-зями и совпадают с местоположением протонов, тогда как две другие образованы, свободными парами электронов. Эти последние области расположены над и под плоскостью атомных ядер с противоположной по отношению к протонам стороны ядра кислорода. Таким образом, молекула воды имеет четыре полюса электрических зарядов два положительных и два отрицательных, причем эти полюса располагаются по вершинам правильного тетраэдра. Между положительным полюсом одной молекулы и отрицательным полюсом другой существует электростатическое притяжение. Обусловленные этим притяжением связи называются водородными связями, так как в них участвует протон водородных атомов. Очевидно, что каждая молекула воды может образовать четыре водородные связи, в результате чего возникает структура, в которой каждая молекула соединена водородными связями с четырьмя другими молекулами, расположенными вокруг нее так, что они образуют тетраэдр. Среднее расстояние между центрами атомов кислорода в соседних молекулах приблизительно равно 2,75 А. Атом водорода находится на расстоянии 1,00 А от одного атома кислорода и 1,76 А от другого [534]. [c.12]

Рассматривая фотодиссоциацию, мы уже убедились в том, что легкоподвижные электроны успевают возбуждаться так быстро, что малоподвижные по сравнению с ними атомные ядра не успевают перестраивать одновременно с ними свое взаимное расположение и вынуждены приспосабливаться к новому распределению молекулярных электронов уже после того, как последнее закончилось. Электрон как бы вездесущ в атоме с точки зрения более инертных в своем движении ядер, и последним, в сущности, приходится двигаться в молекуле, образно выражаясь, как бы сквозь облака, создаваемые тенью быстро бегущих по самым разнообразным направлениям электронов. Облако , в которое как бы расплывается вокруг ядер каждый быстро бегущий электрон, имеет определенные электронные плотности в отдельных точках, а также специфическую форму и объем. [c.176]

Рассмотрим электрон, расположенный на МО нейтральной молекулы, в тот момент времени, когда он находится вблизи ядра некоторого атома т. В этой области пространства потенциальное поле создается, в основном, ядром атома тп и находящимися вблизи электронами. Поскольку молекула в целом нейтральна, притяжение между рассматриваемым электроном и каким-либо другим ядром п приблизительно компенсируется отталкиванием между рассматриваемым электроном и электронами, находящимися вблизи ядра п. Значит, вблизи ядра движение электрона будет приближенно таким же, как и в отсутствие остальных атомов. Поэтому в орбитальном приближении МО вблизи ядра тп должна быть похожа на одну из АО этого атома. Поскольку АО имеют существенные значения только вблизи своих ядер, можно приблизительно представить МО Фi в виде линейной комбинации атомных орбиталей (ЛКАО) отдельных атомов. Такое представление Ф получило название приближения МО ЛКАО. [c.106]

Не следует забывать, что химия исследует вещество только в одном из аспектов. Изучая состав, химические свойства, способы получения твердых веществ, мы не можем обходиться без представления об их электронной конфигурации, кристаллической структуре, без знания закономерностей, которым подчиняются изменения физических свойств с изменением энергетического состояния вещества, словом без физической теории и без физических экспериментов. Химия, физика твердого тела и молекулярная биология — по определению физика-теоретика айскопфа — являются непосредственным следствием квантовой теории движения электронов в кулоновском поле атомного ядра. Все многообразие химических соединений, минералов, изобилие видов в мире организмов обусловливается возможностью расположения в достаточно стабильном положении сравнительно небольшого количества первичных структурных единиц — атомов — огромным количеством способов, диктуемых пространственной конфигурацией электронных волновых функций. Длина связи, т. е. межатомное расстояние,— это диаметр электронного облака, определяемый амплитудой колебания электрона в основном состоянии. Поскольку масса ядра во много раз больше массы электрона, соответствующая амплитуда колебания ядра во много раз (корень квадратный из отношения масс) меньше. Поэтому, как отмечает Вайскопф, ядра способны образовывать в молекулах и кристаллах довольно хорошо локализованный остов, устойчивость которого измеряется энергией порядка нескольких электронвольт, т. е. долями постоянной Ридберга. Местоположения ядер атомов, образующих остов кристалла, с большой точностью определяются методом рентгеноструктурного анализа. Таким образом, бутлеровская теория строения, структурные формулы в наше время получили ясное физическое обоснование. [c.4]

Представление о Г. а. о. используется для изучения закономерностей изменения электронной плотности молекулы вблизи к.-л. атомного ядра в зависимости от его окружения, т.е. позволяет установить связь между электронным строением молекулы и ее структурой. При этом возможны разл. подходы к анализу этой связи. Если известно геом. расположение атомных ядер, расчет волновой ф-цнн молекулы можио свести к изучению парных взаимод. соседних атомов (см. Валентных связей метод. Молекулярных орбиталей методы). Для такого расчета выбирают одну из возможных систем ГО и располагают ее в пространстве так, чтобы обеспечить макс. перекрывание отдельных пар ГО разных атомов. Другой подход применяется в неэмпирических методах квантовой химии, в к-рых все взаимод. атомов в молекуле учитываются одновременно и волновая [c.545]

При использовании квантовой механики для решения проблем химической связи приходится поневоле прибегать к приближенным методам из-за чрезвычайной трудности точного решения волнового уравнения. Существуют два различных приближенных подхода. В методе валентных связей сохраняется представление о молекуле как совокупности атомов, соединенных определенными свя зями, и к этим связям в полуколичественной форме при лагаются представления о перекрывании атомных орбит С другой стороны, в методе молекулярных орбит отбрасы вается сама идея о химических связях. Вместо этого мо лекулу рассматривают как расположение атомных ядер создающее потенциальное поле, в котором движутся элек троны. Затем строятся возможные молекулярные орбиты (также на основании полуколичественного рассмотрения), аналогичные атомным орбитам электронов, находящихся в поле одного ядра. Недостатком метода молекулярных орбит является то, что в случае многих молекул сильно переоценивается молекулярный характер орбит. Как уже указывалось, для многих орбит вероятность нахождения электронов в любых областях, кроме участка около некоторого данного атома, в действительности чрезвычайно мала. Вследствие этого было введено представление о локализованных молекулярных орбитах. На чисто качественном уровне проводимого обсуждения это соответствует такому же положению, как идея валентных связей из перекрывающихся атомных орбит. [c.123]

К межмолекулярный силам относится также квантовомеханический эффект притяжения, вызванный взаимодействием мгновенных диполей, возникающих в любых молекулах вследствие того, что электрон находится на некотором расстоянии от ядра — дисперсионный эффект. Благодаря движению электронов направление мгновенного дипольного момента непрерывно меняется, но при любом взаимном расположении ядер и электронов в атоме возникают противоположно заряженные полюса, обусловливающие межмолекулярное притяжение. Дисперсионные силы в отличие от ориентационных не зависят от температуры они тем больше, чем больше количество электронов, в особенности валентных, и чем слабее их связь с атомными ядрами, т. е. чем больше константа ионизации и поляризуемость молекулы. Что касается ориентационного эффекта, то с повышением температуры он значительно ослабевает из-за расстраивания ориентировки под влиянием усиливающегося теплового движения молекул. [c.7]

Используемые в органической химии методы анализа и синтеза позволяют однозначно определить порядок связывания атомов в молекуле (исключениями являются лишь случаи таутомерии и перегруппировок). Под порядком связывания понимают взаимное геометрическое расположение соседних атомов в молекуле и пространственно-статическую модель молекулы в целом. В классической структурной теории эти эмпирические данные связывались с гипотетическими представлениями о валентности, например, с высказанными Кекуле. Все это сохранило свое значение и в настоящее время молекулярные модели структурной теории дают правильное описание атомных скелетов молекул. Однако, в соответствии с представлениями об атоме как совокупности ядра и оболочки, оказалось необходи.мым дополнить указан- [c.46]

В общем случае величина и направ.чение дипольного момента молекулы обусловлены наложением четырех основных факторов смещением электронной плотности связывающих электронов к более электроотрицательному атому связи различием в размерах атомных орбига чсй. участвующих в образовании связывающей МО асимметрией этих АО, возникающей вапедствие гибридизации, и асимметрией расположения электронной пJютнo ти несвязывающей (неподеленной) электронной пары относительно ядра. [c.141]