Связь электронной парой и магнитный момент

Как уже отмечалось, при образовании двухэлектронной химической связи происходит взаимная компенсация спинов (магнитных спиновых моментов каждой пары электронов. Этому соответствует резкое снижение собственного магнитного момента молекулы по сравнению с составляющими ее атомами, в которых находятся неспаренные электроны. Так, например, у атома водорода магнитный момент л=1р,в (магнетон Бора). При образовании молекулы водорода Нг магнитные спиновые моменты двух атомов взаимно компенсируются, так что (.1 = 0, [c.198]

Происхождение парамагнетизма связано с присутствием в молекулах веществ неспаренных электронов, которые вследствие вращения вокруг оси обладают магнитным моментом. Получаемая на опыте величина магнитной восприимчивости представляет собой суммарный эффект диа- и парамагнетизма. Поскольку диамагнетизм веществ выражен слабее, чем пара- и тем более ферромагнетизм, то в пара- и тем более ферромагнетиках им пренебрегают. Орбитальный магнетизм (т. е. магнетизм, вызванный движением электронов по орбитам) считают скомпенсированным. [c.338]

Магнитные свойства комплексов меди (II) показывают, что в одноядерных комплексах практически нет взаимодействия между электронами, принадлежащими разным ионам меди, но в тех соединениях, в которых ионы меди связаны теми или иными анионами, такое взаимодействие есть и оно уменьшает магнитные моменты, по-видимому, возможно даже образование электронных пар из электронов, относящихся к двум ионам Си2+. [c.204]

Катионы шелочных и щелочноземельных металлов координируют (связывают) молекулы воды в гидраты преимущественно посредством электростатического ион-дипольного взаимодействия. Последнее зависит от заряда и радиуса катиона, его массы и магнитного момента, дипольного момента воды, поляризации иона и воды и от кинетических параметров (импульс, момент количества движения и др.). Между катионами переходных металлов и молекулами воды возникает, благодаря наличию вакантных атомных орбиталей у катионов и неподеленных пар электронов молекулы воды, донорно-акцепторная связь. Часто электростатический и донорно-акцепторный вид связи в гидрате катиона проявляется совместно. [c.414]

Молекула О а согласно значению магнитного момента нмеет два неспаренных электрона и, следовательно, связь между атомами должна осуществляться только одной общей электронной парой. Однако энергия и длина связи соответствуют двойной. Как объясняют это несоответствие методами ВС и МО [c.304]

Не следует путать дипольный момент связи и дипольный момент молекулы, так как в молекуле могут существовать несколько связей, дипольные моменты которых суммируются как векторы. Кроме того, на величину дипольного момента молекулы могут влиять магнитные поля орбиталей, содержащих электронную пару, — неподеленные электроны. Большое влияние на полярность молекулы оказывает ее симметрия. [c.84]

Двухзарядный ион никеля N 2+ имеет восемь электронов сверх заполненной оболочки аргона. Эти электроны могут быть размещены на пяти З -орбиталях двумя способами или путем помещения трех электронных пар на трех Зй -орбиталях и по одному неспаренному электрону с параллельными спинами на каждой из двух З -орбиталей, или путем размещения четырех электронных пар на четырех Зй-орбиталях, при этом одна Зй-орбиталь остается для образования связи. Комплексы, в которых положительно двухзарядный ион никеля имеет электронную структуру первого типа, обладают магнитным моментом, что ведет к парамагнетизму, а комплексы, в которых никель с двумя положительными зарядами имеет структуру второго типа, обладают нулевым магнитным моментом. [c.473]

Когда два радикала встречаются в одной клетке, их спины ориентированы либо параллельно (триплетная пара), либо антипараллельно (синглетная пара). Поскольку рекомбинация протекает с сохранением спина, а для устойчивой молекулы характерно синглетное состояние, то в реакцию вступают только синглетные пары. В связи с этим реакциям радикальных пар присущ ряд особенностей. Во-первых, на реакцию радикальных пар влияет магнитное поле. Во-вторых, в тех случаях, когда ядра изотопов атомов радикалов имеют магнитный момент, появляется магнитный изотопный эффект. В-третьих, имеют место химическая поляризация электронных спинов в радикалах (ХПЭ) и химическая поляризация ядерных спинов в продуктах рекомбинации радикалов (ХПЯ). [c.196]

Для появления оптически активного л я -перехода за счет смешивания с другими переходами весьма существенно возникновение магнитного момента, соответствующим образом направлен ного в плоскости. Легче всего это осуществляется при наличии свободных электронных пар по соседству с ароматическим кольцом, но могут быть и другие источники. Этот вопрос обсуждается ниже в связи с соединениями, имеющими жесткую конформацию. [c.163]

В октаэдрическом комплексе окисного железа, в котором центральный атом образует шесть с 5р -связей с окружающими группами для пяти неподеленных Зс -электронов, остаются только три Зс/-орбиты. Вследствие этого Зс -электроны должны образовать две пары. Остающийся неспаренный электрон приводит к наличию у комплекса небольшого спинового магнитного момента в 1,73 магнетона Бора. [c.119]

Мы можем заключить, что у молекулы Оа должно быть два возможных состояния, которые довольно близки по энергии. В каждом состоянии имеются три связывающие пары электронов и одна разрыхляющая пара электронов на самых высоколежащих МО, поэтому в обоих состояниях имеются двойные связи. В состоянии с более низкой энергией — а энергия может быть ниже из-за меньшей величины межэлектронного отталкивания — могут находиться два электрона с параллельными спинами и магнитными моментами. Это значит, что молекула представляет собой крошечный магнитик [c.115]

Наличие частично заполненной -оболочки приводит к парамагнетизму большинства переходных элементов. Однако три из этих элементов (Ре, Со и N1) уникальны по сравнению со всеми другими элементами в том отношении, что они являются ферромагнитными при комнатной температуре. Ферромагнитное поведение характеризуется очень сильным парамагнетизмом, величина которого зависит от напряженности внешнего поля. Ферромагнетизм возникает вследствие параллельной установки магнитных моментов парамагнитных катионов с образованием доменов с линейными размерами порядка 10" —10 см. Образование доменов возможно только в том случае, если расстояния между атомами лежат в некоторых критических пределах — они не должны быть ни слишком короткими, так как при этом будет возникать химическая связь за счет пары электронов, ни слишком большими, когда отсутствует корреляция спинов электронов. По-видимому, межатомные расстояния в твердых металлах — железе, кобальте и никеле — именно таковы, что могут образоваться домены и, следовательно, появится ферромагнетизм. При достаточно низких температурах домены могут образоваться и у других элементов, но только у Ре, Со и N1 критическая температура, выше которой домены не могут возникнуть (температура Кюри), превышает комнатную температуру. Температуры Кюри равны соответственно 770° для Ре, 1130° для Со и 358° для N1. [c.199]

С увеличением разрешающей способности аппаратуры можно достигнуть дальнейшего расщепления резонансных линий, причем расстояние между компонентами расщепления в отличие от химических сдвигов не зависит от напряженности внешнего поля. Это явление основано на взаимодействии магнитных моментов соседних ядер, которое осуществляется через электронные пары связей оно было названо спин-спиновым взаимодействием. [c.89]

Во всех предыдущих рассуждениях допускалось, что один протон в определенном электронном окружении дает единственную резонансную линию. Однако обычно пик состоит из группы линий (рис. 17-6). Это так называемое расщепление линий происходит в результате спин-спинового взаимодействия. Рассмотрим упрощенное объяснение этого явления. Магнитное поле ядра в любом атоме будет стремиться ориентировать валентный электрон (который сам имеет магнитный момент) таким образом, чтобы спин электрона был антипараллелен спину ядра. В диамагнитном соединении валентный электрон этого ядра обобщен с электроном второго ядра, причем спин валентного электрона второго ядра будет антипараллелен спину электрона первого ядра и, следовательно, параллелен спину первого ядра. Ориентация второго электрона оказывает влияние на ориентацию второго ядра таким образом, первое ядро, создает магнитное поле в месте расположения второго. Подобным образом второе ядро оказывает влияние на первое. Это обоюдное взаимодействие называется спин-спиновым и, согласно законам квантовой механики, приводит к увеличению числа резонансов, В общем случае, если ядро взаимодействует с п одинаковыми ядрами, имеющими спин I, его линия поглощения расщепится на 2п/+1 компонентов. Важно представлять себе, что спин-спиновое взаимодействие осуществляется только в том случае, если ядра соединены ковалентными связями (т. е. посредством общих пар электронов) оно не является результатом простого сближения, имеющего место при связывании, адсорбции или свертывании белковой молекулы. [c.490]

Большое количество информации, получаемой экспериментальным путем с помошью новых методов исследования строения ве-шестяа (молекулярные спектры, ядерный магнитный резонанс, электронный парамагнитный резонанс, дифракция электронов и т. д.) позволяет уточнять существующие теории и расчеты. Даже в простых молекулах, построенных за счет ковалентной неполярной связи, иногда получается несовпадение теории с экспериментом. Примером может служить молекула О2 (см. табл. 3.2), для объяснения парамагнетизма которой приходится допустить или наличие трехэлектронной связи за счет взаимодействия электронов неподеленных электронных пар, или миграцию электронов с одной р-орбиталн на другую, так чтобы в каждый момент в молекуле кислорода имелись непарные электроны, создающие магнитный момент. [c.86]

Для ТМС t = 10,0 для большинства других соединений О < т С 10. Большее разрешение позволяет наблюдать дальнейшее расщепление резонансных линий, которое происходит вследствие взаимодействия магнитных моментов соседних ядер при образовании связующей электронной пары (связевое спин-епиновое взаимодействие). [c.398]

Правда, открытие в 1926 г. у электрона собственного момента количества движения — спина — и установление того, что у пары электронов, образующих химическую свяаь, сгшны имеют противоположную ориентацию в пространстве (спины антипараллельны, что изображается так ), как бы явилось доказательством, что именно образование электронной пары является причиной образования химической связи. Чтобы придать физический смысл такому подходу, иногда в учебной литературе говорится, что химическая связь образуется за счет взаимодействия магнитных полей с противоположными спинами или магнитных полей, образующихся при согласованном движении электронов по атомным орбитам в противоположные стороны. Однако оказывается, что при самых благоприятных предположениях энергия такого магнитного взаимодействия могла бы объяснить лишь ничтожную долю энергии химической связи. [c.17]

Электронная структура для изолированного иона Ре должна быть такой, при которой четыре З -орбитали должны быть заняты одиночными электронами с параллельными спинами, а одна занята парой электронов. Ион с такой структурой будет иметь магнитный момент, соответствующий параллельно ориентированным спинам четырех неспаренных электронов. Экспериментально установлено, что гидратированный ион железа П) Ре(Н20)б имеет магнитный момент именно с таким значением, в то время как ион гексацианоферрата(П) магнитным моментом не обладает. Отсюда можно сделать вывод, что связи в этих двух комплексных ионах различны по своему характеру в гидратированном ионе железа (И) эти связи, имеющие значительный ионный характер, образованы с использованием 45-орбитали и трех 4р-ор-биталей, в то время как в ионе гексацианоферрата(П) орбитали образуют ковалентные связи. Изучение магнитных свойств комплекса очень часто позволяет сделать вывод о природе орбиталей связи, использованных атомами данного металла. Такой магнитный критерий позволил установить, что комплексы металлов с сильно электроотрицательными атомами или группами обычно имеют в основном ионный характер (без Зй-орбиталей, используемых для связей), тогда как комплексы металлов с менее электроотрицательными атомами или группами носят ковалентный характер (с использованием З -орбиталей в гибридных связывающих орбиталях). [c.473]

Подобные разрывы межатомных связей не приводят к появлению зарядов у соответствующих атомов.Однако поскольку спин каждого из двух разъединенных электронов, ранее составлявших электронную пару, теперь уже не компенсирован антипараллельным спином второго электрона, образовавшиеся системы 7 и Z получают постоянный магнитный момент. Это свойство можно обнаружить, если поместить вещество во внешнее магнитное поле. Молекулы, не обладающие неспаренным электроном, приобретают наведенный магнетизм, причем на ближайшем к полюсу внеп него магнита конце молекулы образуется одноименный полюс, что приводит к отталкиванию (рис. 35). Подобные вещества называются диамагнитными. [c.372]

Фогтом [42] рассматриваются магнетизм и химическая связь в интерметаллических фазах, обусловленная электронами, которые принадлежат многим-атомам. Эти связывающие электроны, как и электроны, обусловливающие проводимость, принадлежат всему количеству атомов в металле, а не определенной-паре находящихся по соседству атомов, как при гомеополярной валентной связи. С точки зрения этой концепции химическую связь можно оценивать числом валентных электронов, приходящихся на I атом. В то время как ряд реакций вызывается ионными реагентами (катализаторами) и поэтому их можно приписать ионизации ковалентных связей, имеется другая группа реагентов с нечетным числом валентных электронов. Квантованная энергия спина нечетного электрона сообщает атому определенный магнитный момент, который можно измерять методом Герла а и Стерна [10] он определен для водородного атома, окиси азота и азота [14]. Льюис [24] установил, что все соединения, молекулы которых содержат непарное число электронов, должны быть парамагнитны. Напротив, атомы или молекулы, содержащие четное число электронов, обычно не имеют магнитного момента, так как их электроны объединены в группы, содержащие равные количества электронов со спинами противоположных знаков. [c.569]

Консганта спин-спинового взаимодействия J характеризует энергию косвенного спин-спинового взаимодействия ядер через электронные пары, образующие химические связи между атомами. Спин-спиновое взаимодейсгвие приводит к расщеплению сигналов в спектре с образованием мультиплетов Причина расщепления сигнала данного ядра состоит в том, что на него действует дополнительное поле, создаваемое магнитными моментами ядер соседней группы. Практически ядерный спин будет взаимодействовать со всеми возможными спиновыми состояниями соседних ядер, и число линий в мультиплете будет определяться 2пх / + где п — число ядер X со спином х- Относительные интенсивности отдельных компонентов мулыиплета отвечают статистическим весам различных комбинаций спинов. [c.252]

Дальнейшее различие между кислородом и серой, также связанное с больишм стремлением серы образовывать ковалентные связи, состоит в том, что связи 8 — 8 образуются легче, чем связи О — О. Эти элементы, а также селен и теллур, образуют двухатомные молекулы. Молекула Оз не содержит двойной связи (0 = 0), так как твердый кислород парамагнитен (практически все другие молекулярные кристаллы диамагнитны) наличие магнитного момента показывает, что эта молекула содержит два неспаренных электрона. В нормальном состоянии атомы молекулы Од, вероятно, связаны одной двухэлектронной и двумя трехэлектронными связями, причем оставшаяся орбита каждого атома занята парой свободных электронов 0-]—]—г О . Молекулы Зд, ЗСз и Тез имеют, повидимому, одинаковое строение, так же как и молекула 30, о которой известно, что она образуется при пропускании электрического разряда через смесь паров ЗОз и серы.. [c.345]

Атом никеля, несущий два положительных заряда и образующий четыре ковалентные dsp - вязv[, имеет лишь четыре З -орбитали, доступные для восьми неподеленных Зй-электронов, которые, таким образом, должны образовать четыре пары, причем квадратный комплекс N1X4 будет диамагнитным. Двухзарядный положительный ион никеля в комплексе, образованном только с участием 4 - и 4р-орбиталей (электростатические связи или слабые ковалентные связи), распределяет восемь Зй-электропов между пятью Зй-орбиталями таким образом, чтобы оставалось два неспаренных электрона при этом комплекс имеет магнитный момент, равный 2,83 магнетона Бора. Отсюда следует, что по данным магнитных измерений можно установить принадлежность комплексов никеля к тетраэдрическому или к плоскоквадратному классу. [c.817]

Благодаря последнему обстоятельству результирующий магнитный момент пары оказывается равным нулю. Поэтому электронное облако связующей пары должно обнаруживать, во-первых, ланжевеновский диамагнетизм зависящий согласно (8) гл. I от габаритов облака, и фанфлековский парамагнетизм Хр, зависящий от симметрии облака. [c.92]

Электронный переход а-полосы имеет электрический момент перехода в плоскости кольца и магнитный момент, перпендикулярный этой плоскости. При 0 = 90° косинус равен нулю, а вместе с тем равна нулю и вращательная сила соответствующего перехода. Сопряжение ароматического ядра с двойными связями, со свободными электронными парами таких атомов, как азот или кислород, нарущает неблагоприятную ориентацию электрических и магнитных моментов, создавая условия для увеличения вращательной силы. [c.314]

Взаимодействие М—М можно изучить на соединениях, где компонента К является немагнитной, т. е. на соединениях, в которых К — это Ьа или У. Сведения о магнитных свойствах этих соединений даны на фиг. 3. Прежде всего из фигуры видно, что зависимости температуры Кюри и магнитного момента, приходя щегося на атом М, от состава изображаются плавными кривыми и, по-видимому, на них очень мало влияют структурные измене ния. Вероятно, это является следствием того факта, что различ ные кристаллические структуры тесно связаны между собой (см например, фиг. 2). Далее из фиг. 3 видно, что магнитный момент приходящийся на атом М, уменьшается при возрастании моляр ной доли атомов Н. Это есть результат повышения концентрации валентных электронов. Можно видеть, что подобное уменьшение проявляется еще сильнее в соединениях с торием, так как этот элемент имеет на один валентный электрон больше, чем атомы элементов К. Заметим, что соединение ТЬгСо в рассматриваемой области температур (от 4 до 1500 К) становится уже пара-, а не ферромагнетиком. Форма кривых зависимости моментов атомов М от состава показывает, что эта зависимость обусловлена более сложными процессами, чем простое заполнение Зс -полосы. Если. бы все валентные электроны атомов К перешли в Зс -полосу, то она должна была бы быть полностью заполненной в соединениях [c.166]

Наибольшая валентность металла обычно равна максимальной степени окисления элемента. Например, для элементов четвертого -периода К=1, Са = 2, 5с = 3, Т1 = 4, У=5, Сг = б. Однако у металлов, следующих за хромом, наблюдается тенденция к образованию электронных пар и наибольшая валентность стремится к постоянной величине. Полинг, основываясь на вычислениях магнитных моментов переходных металлов, показал, что максимальная возможная валентность металлов равна шести и что для Сг, Мп, Ре, Со и N1 она действительно равна шести. Максимальную валентность можно вычислить и для других металлов. Обычно у переходных металлов имеется 9 орбиталей, электроны которых могут участвовать в образовании связи Ы-, Ь- и Зр-орбитали. Из них 0,72 орбитали являются металлическими. Следовательно, (9—0,72) =8,28 орбитали могут быть заняты электронами. Предположим, что число электронов, способных их заполнить, равно г. Тогда, если Ь — число электронов, размещенных по одному на каждой орбитали и способных образовывать связь за счет спаривания, то на оставшихся орбиталях можно разместить г - Ъ пар электронов и они не будут принимать участия в образовании связи. Следовательно, 8,28—Ь орбиталей будет заполнено г —Ь несвязывающими электронами, которые образуют (г —6)/2 электронных пар. Отсюда, 8,28—6 = (2 —6)/2, т. е. [c.68]

Уже в первом томе мы неоднократно пользовались представлением о том, что химическая связь обусловливается парами электронов. Это представление может быть без труда связано с классической структурной теорией, так как оио просто придает черточке связи реальное значение и превращает ее в символ электронной пары. Простейшим примером подобной двухэлект-ронной связи является связь атомов водорода в молекуле водорода. При соединении двух водородных атомов электрон одного атома должен вступить во взаимодействие с электроном другого, что возможно, как только оба атома окажутся достаточно близко один от другого. Для понимания нриводя- цего к образованию связи взаимодействия необходимо выйти за пределы представлений классической физики. Электрон при этом должен рассматриваться не только как материальная точка, но ему следует еще приписать определенное вращение. Последнее можно представить себе возникающим как результат вращения занимающей определенное место в пространстве. массы, хотя эта картина и не вполне правильно отражает действительные взаимоотношения. Этому вращению соответствует определенный магнитный момент, так как сам электрон имеет электрический заряд. Обычно это электронное вращение называют спином. [c.360]

Излучат. К. п. классифицируют по типам квантовых состояний, между к-рыми происходит переход. Электронные К.п, обусловлены изменением электронного распределения-переходами внеш. (валентных) электронов между орбиталями (типичные энергии я 2,6-10 Дж/моль, частоты излучения лежат в видимой и УФ областях спектра), ионизацией внутр. электронов (для элементов с зарядом ядра 2 т 10 А я 1,3 -10 Дж/моль, излучение в рентгеновском диапазоне), аннигиляцией электронно-позитронных пар (Д % 1,3 10 Дж/моль, излучение в /-диапазоне). При переходах из возбужденных электронных состояний в основное различают флуоресценцию (оба состояния, связанные К. п., имеют одинаковую мульти-метность) и фосфоресценцию (мультиплетность возбужденного состояния отличается от мультиплетности основного) (см. Люминесценция). Колебат. К. п. связаны с внутримол. процессами, сопровождающимися перестройкой ядерной подсистемы (Д % 1 10 -5-Ю Дж/моль, излучение в ИК диапазоне), вращат. К. п.-с из.менением вращат. состояний молекул (10-10 см я 1,2-10 -1,2 х X 10 Дж/моль, излучение в микроволновой и радиочастотной областях спектра). Как правило, в мол. системах при электронных К. п. происходит изменение колебат. состояний, поэтому соответствующие К. п. наз. электронно-колебательными. Отдельно выделяют К. п., связанные с изменением ориентации спина электрона или атомных ядер (эти переходы оказываются возможными благодаря расщеплению энергетич. уровней системы в магн. поле), изменением ориентации квадрупольного электрич. момента ядер в электрич. поле. Об использовании указанных К. п. в хим. анализе и для изучения структуры молекул см. Вращательные спектры. Колебательные спектры. Электронные спектры, Мёссбауэровская спектроскопия, Электронный парамагнитный резонанс, Ядерный магнитный резонанс, Ядерный квадрупольный резонанс. Рентгеновская спектроскопия. Фотоэлектронная спектроскопия. [c.368]

Притчард и Лаутербур, исследовавшие анизотропию 3=0-группы в алкиленсульфитах, полагают, что, несмотря на значительный электрический дипольный момент этой связи, можно считать, что индуцированный магнитный диполь расположен приблизительно иа середине расстояния между атомами О и 8, так как анизотропия обусловлена неподелепными парами электронов, имеющимися как у серы, так и у кислорода. Группа обладает сравнительно небольшой анизотропией (6 10 сл /л оль), причем протоны в положении цис- [c.76]