Орбиты электронные, возможные

Задание атомной орбиты электрона еще не определяет однозначно состояние электрона. Электрон обладает внутренним механическим моментом — спином, который может быть по-разному ориентирован в пространстве. Всего возможны две независимые различные ориентации спина, которым приписывают два различных значения спинового квантового числа т = —и [c.8]

Наличие вакантной р-орбитали определяет возможность атома углерода в невозбужденном состоянии выполнять функцию акцептора электронной пары. Так, при образовании молекулы оксида углерода СО возникает тройная связь [c.199]

Пусть вначале ион металла М" + окружен шестью идентичными лигандами, находящимися в вершине правильного октаэдра (рис. П1.39, б). Необходимо учесть формы и ориентацию отдельных -орбиталей, которые рассматривались раньше (рис. И1.2). Теперь их нельзя уже считать эквивалентными по энергии, как это можно видеть из следующего рассуждения. Пусть центральный атом имеет один -электрон. Наличие одноименно заряженных лигандов заставляет электрон выбрать ту или те -орбитали, которые возможно дальше находятся от координатных осей, на которых расположены лиганды этому требованию удовлетворяют орбитали д. , и [c.211]

Движение электрона возможно только по разрешенным орбитам, которые определяются постулатами Бора. [c.61]

Могут ли радиусы орбиты электрона н модели атома водорода, предложенной Бором, быть равными 0,106 0,212 0,424 и 0,477 нм На какой из названных возможных орбит запас энергии электрона будет наибольшим [c.28]

Так как в атоме бериллия на втором энергетическом уровне имеются свободные р-орбитали, то возможно распаривание 25 -электронов [c.77]

Уточнение теории строения атома водорода, проведенное Бором и Зоммерфельдом, не могло устранить всех расхождений с экспериментальными данными и, самое главное, по мере уточнения она сама становилась менее определенной. Дело в том, что смещение ядра исключает возможность замкнутой орбиты электрона и определенность его места нахождения при заданном возбуждении атома, а скорость движения электрона, соизмеримая со скоростью света, как бы размазывает электрон в пространстве. Представление об атоме как о системе из движущегося электрона и ядра не выдерживается. Кроме того, теория Бора неприменима к более сложным атомам, содержащим несколько электронов. [c.39]

При таком подходе мы не зачитываем того, что электроны, оказавшись вместе в определенной области пространства, в силу принципа неопределенности теряют свою индивидуальность, становятся неразличимыми и забывают , какому ядру они раньше принадлежали, ядра как бы обмениваются электронами. Для учета этого обстоятельства надо так изменить волновую функцию, чтобы она с равной вероятностью предусматривала бы для каждого электрона возможность находиться на атомной орбитали каждого атома, и тогда на нашей схеме мы можем обозначить электроны просто точками Н Н(,. Расчет энергии системы с такой волновой функцией дает кривую 3, которая уже гораздо ближе к экспериментальной. Полз ченный таким образом выигрыш в энергии называется в квантовой механике обменной энергией. Этот формальный термин не объясняет действительного происхождения энергетического эффекта, который, по существу, связан с тем, что оба электрона полз чают дополнительную возможность делокализации, а это повышает вероятность их нахождения и интерференционного взаимодействия в области связывания и понижает межэлектронное отталкивание. [c.53]

Поскольку все внутренние орбитали в атомах заполнены, то переходы внутренних электронов возможны только при условии предварительного образования вакансии вследствие ионизации атома. Такая ионизация происходит под действием внешнего источника рентгеновского излучения (рис. 11.14, г, е) или пучка высокоэнергетических электронов (рис. [c.224]

Во-вторых, валентные возможности фосфора гораздо богаче, чем у азота, вследствие наличия у первого вакантных 3 -орбиталей. При промотировании электрона на одну из З -орбиталей у атома фосфора появляется пять неспаренных электронов, которые только по обменному механизму обеспечивают ковалентность, равную 5. Кроме того, свободные З -орбитали могут участвовать в образовании ковалентных связей по донорно-акцепторному механизму. В этом случае фосфор акцептирует на эти орбитали электронные пары партнеров-доноров. В соответствии с большими валентными возможностями у фосфора появляются новые типы гибридизации, например sp d (к.ч. 5) и sp d (к.ч. б), которые в принципе не могут быть осуществлены в случае атома азота. [c.409]

Очевидно, что величины Е к могут быть идентифицированы с найденными на опыте спектральными термами. Бор ввел произвольное допущение, что единственными возможными орбитами электрона в атоме водорода являются такие, для которых угловой момент (со—угловая скорость электрона, т — его масса и г — радиус орбиты) равен пк/2п, где п — целое число. Тогда, пользуясь законами обычной механики, он вычислил энергию каждой из разрешенных орбит через величину п и таким образом нашел частоты возможных линий в спектре водорода. Результаты хорошо совпали с опытными данными. [c.14]

Спиновое квантовое число не определяет ни формы, ни размера, ни ориентации, ни энергии (при обычных условиях) орбиты электрона. Все электроны ведут себя так, как будто они имеют определенное значение углового момента, обусловленного вращением вокруг их собственной оси. Вектор, описывающий такой спин, может быть ориентирован только в двух возможных направлениях по отношению к фиксированной оси в атоме или молекуле, и каждому из этих направлений соответствует квантовое число или — /,. Этот вопрос будет обсужден в дальнейшем на стр. 48—52 (см. также рис. 18), но важность спинового квантового числа станет ясной из следующего параграфа. [c.41]

Для описания и объяснения этих данных с помощью электронной теории валентности следует рассмотреть природу орбит атомов, образующих молекулу. Приближенные квантовомеханические расчеты показывают, что прочная связь возникает в том случае, если атомные орбиты по возможности сильнее перекрываются в пространстве. На рис. 25 изображено образование трех молекул НР, Н. О [c.104]

Для объяснения этого была выдвинута новая идея — представление о гибридизации. Волновые функции, описывающие 5- и р-орбиты, получаются в результате решения дифференциального уравнения в частных производных, а из математики известно, что любая линейная комбинация таких решений также является решением уравнения. [Выражение 7 (х + Зу -Ь 7) + 5 (2х + у 9) является линейной комбинацией функций (х + Зу 4- 7) и (2х -Ь у -Ь 9).] Другими словами, набор решений не является единственным. Для изолированного атома наиболее удобным рядом решений является такой, при котором электроны описываются 5- и р-функциями, но когда речь идет об образовании ковалентных связей, наиболее подходящим набором решений может оказаться другой. Один из возможных наборов волновых функций можно построить, взяв линейные комбинации 5- и р-функций для данного квантового уровня. Такой набор будет соответствовать четырем орбитам, совершенно эквивалентным друг другу и симметрично ориентированным в пространстве к четырем вершинам тетраэдра. (Естественно, что число отдельных смешанных орбит, возникающих при таком составлении линейных комбинаций, должно быть равно числу используемых исходных орбит.) Каждая из этих орбит включает частично 5- и р-орбиты, так что они называются 5р -гибридными орбитами . Электроны в молекуле метана могут находиться на з- и р-орбитах, или зр -гиб-ридных орбитах, или на орбитах какого-либо другого [c.106]

Движение электрона вокруг ядра по круговой орбите представляет собой лишь частный случай. Опираясь на данные по изучению тонкой структуры спектральных линий, Зоммерфельд в 1915 г. обосновал возможность движения электронов по эллиптическим орбитам. Эллипс характеризуется двумя параметрами — большой (а) и малой ф) полуосями. В случае равенства полуосей а=Ь) эллипс обращается з круг. Очевидно, что в данный круг можно вписать бесконечно большое число эллипсов, отличающихся значениями малых полуосей. Но из бесконечно большого числа эллиптических орбит необходимо сделать отбор (квантование) таких, по которым возможно движение электрона. Возможные стационарные квантовые состоя- [c.56]

Левая часть уравнения представляет собой центробежную силу, правая — силу притяжения электрона к ядру, определенную на основании известного из физики закона Кулона. В этом уравнении имеются две неизвестные величины гиг . Согласно первому постулату Бора, для электрона возможны не все орбиты, а только [c.35]

Если на атом действует внешняя, например магнитная, сила, ось вращательного орбитального движения вместе с направленным вдоль нее вектором вращательного момента электрона начинает прецессировать с определенной скоростью вокруг направления силы, описывая в пространстве конус (рис. 42). Очевидно, что и сама воображаемая орбита электрона вместе с вмещающей ее плоскостью вращается в пространстве, оставаясь все время перпендикулярной вектору вращательного момента. Это прецессионное движение связано с некоторой энергией, а потому энергия электрона в магнитном поле слегка изменяется, и это сказывается на спектре света, излучаемого или поглощаемого атомом. Изучение этих изменений позволяет судить о том, что векторы орбитальных электронных моментов устанавливаются под строго определенными углами по отношению к силовой оси так, что проекция орбитального момента на силовую ось всегда изображается целым числом. Так, например, для f-электрона, т. е. при втором квантовом числе, равном трем, возможны следующие положения векторного орбитального момента в пространстве (рис. 43). Из рис. 43 видно, что вектор [c.152]

Теория кристаллического поля подобно простой электростатической теории предполагает, что комплекс образуется в результате чисто электростатического взаимодействия между центральным атомом и окружающими его лигандами. В отличие от простой электростатической теории эта теория оперирует с понятиями орбиталей и электронов, локализованных только на центральном атоме. Эти орбитали теория кристаллического поля рассматривает отдельно от орбиталей лигандов, которые она полностью игнорирует. Согласно этой теории лиганды выступают как точечные заряды или как точечные диполи. Таким образом, с самого начала видно, что теория кристаллического поля является весьма формальной, поскольку у лигандных атомов есть орбитали, электроны и их размеры сравнимы с размерами атома металла. Тем не менее следует обсудить теорию кристаллического поля и разобраться в возможностях ее использования не только потому, что она предшествовала более общей теории поля лигандов, но и из-за нее самой, поскольку она приводит к полезным результатам. [c.409]

При заселении орбиталей с одинаковой энергией (например, пяти 3 /-орбиталей) электроны в первую очередь расселяются поодиночке на вакантных орбиталях, после чего начинается заселение орбиталей вторыми электронами. Это происходит в соответствии с правилом Гунда, согласно которому на орбиталях с одинаковой энергией электроны остаются по возможности неспаренньши. Такая особенность объясняется наличием электрон-электронного отталкивания. Два электрона, один из которых находится на р Орбитали, а другой на р -орбитали, имеют возможность находиться на большем расстоянии друг от друга, чем два электрона, спа--репные на одной р -орбитали (см. рис. 8-22). Следствием правила Гунда является особая устойчивость полузаполненного набора орбиталей (полного набора всех орбиталей с одинаковой энергией, на каждой из которых находится по одному электрону). При заселении набора из пяти -орбиталей шестым электроном он вынужден спариваться с другим электроном, уже находящимся на какой-либо из орбиталей. Взаимное отталкивание отрицательно заряженных электронов приводит к тому, что для удаления (ионизации) этого шестого электрона требуется меньшая энергия, чем для удаления одного из пяти электронов из полузаполненного набора пяти -орбиталей. По аналогичной причине четвертый электрон, заселяющий набор из трех р-орбиталей, удерживается в атоме менее прочно, чем третий электрон. [c.387]

Неспареипыми являются гри р- мепрона. На внешнем уровне всего 4 орбитали, поэтому возможность распаривания 8-электроиов, подобного проис.ходящему в аго.ме углерода, огсутствует. По о().меи-ному механизму может образоваться 3 ковалентных связи. Еще одна ковалентная связь может образоваться по донорно-акцепторному механизму с помощью 28 -электронов. Итак, максимальная валентность атома азота равна 4. Мы проиллюстрировали общее правило [c.77]

Так, хр -орбиты центрального атома перекрываются с линейной комбинацией а-орбит аддендов (групповыми орбитами) с образованием а-связей. Перекрыва,ние ху-, уг-и жг-ор-бит центрального иона с орбитами адденда приводит к я-связям. В результате взаимодействия каждой пары орбит названных типов образуются две новых молекулярных орбиты, одна из которых более связывающая орбита), а другая менее разрыхляющая орбита) устойчива по сравнению с любой из исходных взаимодействующих орбит. Орбиты, электронное состояние которых не изменяется в результате образования связи по сравнению со свободным ионом называются несвязывающими. В случае октаэдрического комплекса возможно шесть связывающих и шесть разрыхляющих орбит. Волновые функции связывающих и разрыхляющих орбит могут быть представлены следующим образом . [c.259]

Рассмотрим, как можно представить строение комплекса Т1(НгО)б + уже разобранного нами с позиций теории кристаллического поля. Двенадцать электронов связи НзО—находятся на шести связывающих молекулярных орбитах, а единственный -электрон Т1 + занимает <2я-молекулярную орбиту. Если центральный ион содержит два или три -электрона (например, У +, Сг +), то все они, очевидно, находятся на наинизшей по энергии молекулярной несвязывающей 2г-орбите. Если же центральный ион содержит четыре, пять, шесть или семь -электронов, возможна одна из следующих двух ситуаций. [c.261]

В соответствии с правилом Хунда, когда число электронов превышает число d-орбиталей с низкими значениями энергии, возможны два случая размещения электронов по и dg-орбиталям. Если имеются лиганды, которые характеризуются слабым расщепляющим воздействием на центральный ион d-элемента (например, F ), то электроны после заполнения de-орбиталей будут занимать d -орбитали без спаривания спинов — по одному на каждой свободной орбитали (ячейке), как и в свободном ионе. В этом случае образуются высокоспиновые комплексы [FeFol , [ oFel и им подобные. В комплексах, содержащих лиганды с большим расщепляющим воздействием (подобно N ), происходит переход электронов в уже занятые ячейки с более низкой энергией на de-орбитали, электроны спариваются, спин электронов уменьшается, образуются устойчивые низкоспиновые комплексы lFe( N)r,] , [Fe( N),i]- , [ o( N)ol , [ o(NH3),i] и т. п. Энергия, необходимая для спаривания (перевода) электронов, компенсируется достаточно высоким кристаллическим полем лигандов. [c.230]

Образуются, таким образом, четыре вакантные sp -гибридиые орбитали. Появляется возможность возникновения о-связи по донорно-акцепторному механизму за счет перекрывания гибридных валентных орбиталей возбужденного атома -металла, в нашем случае никеля, с неподеленной парой электронов оксида [СО]— [М—СО). Атом d-металла имеет здесь нулевую степень окисления — М(0). Карбонильные соединения диамагнитны, следовааельно, при их образовании происходит спаривание валентных электроне (-элемента (см. 9.3). [c.399]

Рис. 10. Пояс 1епие к строению атома по Бору а — связь главного и азимутального квантовых чисел с полуосями эллиптической орбиты б — возможные орбиты Бора для электронов внешней оболочки атома.

Промотирование электронов возможно при условии, что пром не превышает той энергии, которая выделяется при образовании связей возбужденным атомом. Например, промотирование электрона с 25- на 2р-А0 в атоме Ве 25 ->-15 25 2р1) требует затраты энергии, равной 264 кДж/моль. Однако при образовании двух связей возбужденным атомом выделяется 922 кДж/моль, что с большим избытком компенсирует энергию промотирования и делает его энергетически выгодным. Наоборот, для атомов фтора, неона и гелия промотирование электронов невозможно, так как для этого могут быть использованы только орбитали следующего энергетического уровня, что требует затраты энергии, лежащей за пределами возможных значений (.в и оценивается соответственно в 1257, 1605 и 1876 кДж/моль. В результате атом фтора образует только одну связь за счет одного неспаренного электрона, который он имеет в основном состоянии, а неон и гелий, в атомах которых отсутствуют неспареиные электроны, химических связей не образуют. [c.113]

Как и в случае атомов, при описании молекул использ. К. ч., описывающие отд. состояния (мол. орбитали) электронов, и К. ч., описывающие спектр возможных значений спина, углового и полного моментов (объединяются обычно в т. н. символе терма состояния), а также колебательные К. ч., характеризующие колебат. составляющую полной энергии. Молекула из N атомов описывается набором из [c.252]

Когда тетради собраны для проверки, к доске вызывают трех учащихся, которым предлагают записать на доске формулы соединений в соответствии с тем, какие они писали при выполнении работы. В объяснениях должно быть отмечено следующее углерод может образовывать с водородом п кислородом только ковалентные связи потому, что он неметалл. Его атом, имеющий на внешнем слое четыре электрона, способен в равной мере и к отдаче их, и к присоединению четырех электронов. Отдавая четыре электрона и одновременно принимая четыре, атом углерода связывается с атомами других элементов посредством пар электронов, находящихся во взаимном пользовании. Образуя с другими химическими элементами четыре ковалентные связи, углерод может быть четырехвалеитным, хотя на внешнем электронном слое атома углерода только два песпаренных электрона. Наличие в атоме углерода одной свободной р-орбитали дает возможность паре электронов, нахо-Д5 щихся на внешнем слое, распариться. [c.132]

Как и в случае атомов, при описании молекул испольэ. К. ч., описывающие отд. состояния (мол. орбитали) электронов, и К. ч., описывающие спектр возможных значений спина, углового и полного моментов (объединяются обычно в т. н. символе терма состояния), а также колебательные К. ч., характеризующие колебат. составляющую полной энергии. Молекула из Ы атомов описывается набором нз 3 N — 6 (или 3 N — 5 в случае линейных молекул) колебательных К. ч. При описании мол. орбиталей в квантовой химии примен. также нецелые эффективные главные квантовые числа, имитирующие главное К. ч. п. Специальные наборы К. ч. использ. для задания спинов ядер, спина всей системы ядер молекулы и сумм спина ядер с др. моментами молекулы. К. ч. широко испольэ. при анализе структуры спектра молекулярных и атомных систем с помощью К. ч., как правило, формулируются правила отбора. В. И. Пупышев. [c.252]

О движении электронов в атомах. Допуш,ение о вращении электронов по окружности, введенное для водородного атома, в общем случае оказалось недостаточным. Первоначально при изучении более тонкой структуры спектров пришли к выводу, что наряду с круговыми орбитами существуют также и эллиптические, с различным эксцентриситетом. Позднее эти представления значительно усложнились, и в настоящее время в квантовой лзеханике большей частью принято рассматривать не движение электрона точно по определенной орбите, а лишь вероятность нахождения его в той или иной точке. При таком подходе можно определить, что наиболее вероятным будет нахождение электрона в точках, незначительно отклоняющихся от данной орбиты. Однако возможны, хотя и менее вероятны, положения, отвечающие и большим отклонениям. Вследствие очень большой скорости вращения электронов в атомах (порядка 10 —10 об/с) мы не располагаем в настоящее время средствами для pJJ 0 распределение плотности определения положения электрона в электронного облака в водород то или иное мгновение времени . Од- ном атоме, [c.45]

Рис. 12.9 довольно убедительно показывает, что некоторая гибридизация - и -орбиталей действительно происходит в связи с этим возникает возможность пользоваться методом ВС для описания переходных металлов. Рассмотрим два таких металла медь и железо. На примере первого из них можно хорошо проследить, как в методе ВС используются -электроны. Предполагается, что вместо ожидаемой конфигурации внешних электронов атома °5 ( и 5 обозначают 3 и 4 ) в результате перемешения двух -электронов на р-уровни получается конфигурация (Рй й ййзрр (здесь независимые орбитали выписаны отдельно). В этой конфигурации пять неспаренных электронов каждого атома образуют отчетливо направленные гибридные связи. Можно с таким же успехом выбрать конфигурацию 2 2 sppp с семью неспаренными электронами возможно, что одновременно существуют обе конфигурации, а также другие, включающие Си+ и Си". В среднем валентность атома меди получается, таким образом, заметно больше 5. Гибридные орбитали из 5, р и образуют различные резонирующие схемы свя- [c.360]

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]

Повышение точности спектроскопических измерений дало возможность показать, что каждая линия серии Бальмера в действительности состоит из нескольких, по крайней мере двух, линий, длины волн которых, впрочем, различаются чрезвычайно мало (для Гц-линии разница составляет только приблизительно 0,05 А, т. е. менее 0,001% длины волны). Зоммерфельд показал, что теория Бора может в принципе сама объяснить тонкую структуру спектра. А именно, если учесть (допустив, что орбиты электронов являются эллипсами) ааеисимостъ массы электрона от его скорости, что следует из теории относительности, то для энергии атома получается уравнение, в которое входит и побочное квантовое число к. Поэтому энергетические уровни на рис. 21 расщепляются на подуровни. Хотя эти подуровни и лежат чрезвычайно близко один к другому, переходам З3 2 , З2 2 , -> 2з и т. д. [на основании уравнения (10)] отвечают теперь уже не одни и те же частоты, или длины волн. Однако теория Бора — Зоммерфельда не дает количественного объяснения наблюдаемым фактам. Особенно ясно недостаточность количественной стороны этой теории проявляется при попытках приложить ее к более тяжелым атомам. [c.113]

Понятие орбит позволило истолковать направленную валентность и установить зависимость валентных углов от энергетического состояния связывающих электронов. Такая интерпретация основывается на принципе так называемого максимального перекрывания. Согласно этому принципу, энергия связи тем больше, чем больше перекрываются орбиты электронов, образующих связь. Но так как орбиты имеют форму и определенную ориентацию в пространстве, которая зависит от квантовых чисел I и т, максимальное перекрывание двух орбит возможно только в определенном направлении в пространстве. Таким образом, понятно, что валентные углы, а следовательно, и геометрическая форма молекул должны зависеть от квантовых состояний (состояний 5, р, й и т. д.) связывающих электронов. Квантовомеханиче-ская интерпретация валентных углов прекрасно согласуется с экспериментальными данными относительно геометрической формы некоторых простых молекул. [c.14]

Магнитное квантовое число т . В отсутствие внешнего поля у атома существует 2/- -1-состояний с одной и той же энергией, т. е. эти состояния вырождены относительно магнитного квантового числа тг. Оно интерпретируется как проекция вектора орбитального момента количества движения электрона на направление внешнего поля Отг= 0, 1, 2,. .., /. Если орбиталь электрона ориентирована препендикулярно электромагнитному полю, то ее проекция равна нулю. При наложении магнитного поля плоскость орбитали электрона меняет свое положение в пространстве, но не произвольным образом, а скачками, т. е. квантуется. Поле воздействует на электрон таким образом, что в пределах одного подуровня возможна более тонкая градация энергетических состояний. Иначе говоря, подуровни имеют энергетические ячейки. Точные расчеты предсказывают различия между энергиями 5-, р-, d- и /-состояний электрона. При одинаковом значении п орбитали вырождены пр — трехкратно, nd—-пятикратно, п/—-семикратно. [c.57]

Нельзя сказать, что электрону не выгодно занять положение поближе к ядру, понизить свою потенциальную энергию (и повысить энергию орбиты). Некоторые возможности для этого открываются, когда к этому приближается другой атом. При подходящем расстоянии между ними электрон попадает в сферу влияния обоих ядер, а поскольку у второго атома есть свой электрон, впору бы им образовать общую орбиту. Тем не менее одного этого для образования связи мало. Новая орбита-может оказаться негодной, если спины двух электронов параллельны. В такой ситуации электроны предпочитают отталкиваться, и их потенциальная энергия на неудобной орбите (которая называется разрыхляюш,ей) оказывается выше суммы их энергий в составе отдельных атомов. Понятно, что в результате этого никакой связи возникнуть не может. [c.266]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология