Электронная структура и типы связей элементов и соединений

Электронная структура и типы связей элементов и соединений [c.26]

Элементы подгруппы калия — наиболее типичные металлические элементы — катионогены. При этом с повышением порядкового номера этот признак у элементов усиливается. Для них наиболее характерны соединения с преимущественно ионным типом связи. Вследствие незначительного поляризующего действия ионов (малый заряд, устойчивость электронной структуры, большие размеры), комплексообразование для К" , Rb+, s" , Fr+ нехарактерно даже кристаллогидраты для них почти не известны. [c.593]

При относительной простоте теория кристаллического поля оказалась полезной при решении таких вопросов химии комплексных соединений, как их магнитные свойства, происхождение спектров, изменение ряда физических свойств в рядах сходных комплексов, количественные характеристики и -г. п. Вместе с тем эта теория имеет и недостатки, основной из которых состоит в пренебрежении электронной структурой лигандов, приводящее к игнорированию возможности образования различного типа ковалентных связей между центральным ионом и лигандами. Этот недостаток был устранен использованием метода МО к координационным соединениям переходных элементов. [c.120]

Особенности строения ионов РЗЭ, связанные со значительными их размерами, замкнутой наружной электронной оболочкой (5з 5р ), трудной доступностью 4/-орбиталей приводит к тому, что химическая связь в комплексных соединениях РЗЭ очень близка к ионному типу. В своем поведении ионы РЗЭ сходны с ионами других элементов, имеющих подобную структуру внешних электронных оболочек, имитирующих структуру атомов инертных элементов. В связи с этим проявляется сходство в свойствах комплексов РЗЭ с комплексами иттрия, лантана и в ряде случаев скандия, не имеющих 4/-электронов. Свойства комплексов РЗЭ в некоторых отношениях напоминают свойства комплексных соединений щелочноземельных элементов. Вместе с тем наличие 4/-электронов у РЗЭ все же сказывается на их особенностях, в частности на появлении частично ковалентной связи, которая образуется за счет взаимодействия орбиталей лигандов как с 4/-, так и с 6з-орбиталями. [c.77]

Комплексные соединения образуются донорно-акцеп-торным способом за счет присоединения комплексообра-зователем определенного числа других ионов, молекул или радикалов, именуемых лигандами. Наиболее распространенными следует считать следующие лиганды анионы — С1-, N-, SOJ-, ОН-, 02-, NH,-, NH -, S N" нейтральные— НгО, NHj, со, N0. В качестве атомов-комплексо-образователей могут быть нейтральные и заряженные частицы. Нейтральными комплексообразователями служат атомы многих элементов побочных подгрупп V, VI, VH, VHI групп периодической системы. Так построены, например, молекулы карбонилов металлов Сг(СО) , Mna( O)jo, Fea( O)ij, N ( 0) . В этих соединениях нейтральные атомы металлов связаны с атомами углерода карбонильных групп СО за счет неподеленной пары электронов атомов углерода и вакантных орбиталей никеля, образуя структуру типа [c.266]

Этим и объясняются большая распространенность и исключительное разнообразие гомоцепных производных углерода. Гомоцепные структуры, содержащие связь С—С, бывают самых различных типов линейные, разветвленные, циклические и др. Естественно, эти образования включают и атомы других элементов. Из гетеросвязей атомов углерода наиболее распространены связи с атомом водорода С—Н вследствие сравнительно высокой их прочности (441,2 кДж/моль). Помимо одинарных связей углерод легко образует кратные связи. При образовании кратных связей для углерода характерны только тГр-р-связи из-за отсутствия в его атоме -электронов. Наконец, значение ОЭО углерода (2,6) промежуточное между таковыми электроположительных и электроотрицательных элементов, хотя ближе к последним. Поэтому даже в случае максимальной поляризации атомов углерода в его соединениях не возникает самостоятельных ионов и С . Эффективные заряды на атоме углерода во всех исследованных соединениях значительно меньше 1, т.е. химические соединения углерода малополярны. [c.357]

По типу химической связи бинарные соединения могут быть ионными, ковалентными, металлическими и со смешанным типом химической связи. В соответствии с закономерным развитием электронных структур атомов характер химической связи (а следовательно, структуры и свойств) однотипных соединений в периодах и группах периодической системы изменяется закономерно (рис. 131). На примере бинарных соединений элементов второго периода можно показать, что для любого из приведенных соединений степень полярности химической связи от I к VII группе постепенно уменьшается. [c.269]

Два важнейших типа органических соединений по своей структуре представляют собой ациклические (алифатические) и циклические соединения. Первая глава была посвящена ациклическим соединениям, преимущественно углеводородам. Ациклические соединения, содержащие также иные элементы, чем углерод и водород, вы встретите в этой и последующих главах. Циклические соединения подразделяют далее на алициклические и ароматические. Алициклические соединения имеют в основном те же химические свойства, что и их алифатические аналоги. Ароматические соединения вступают в явно отличные химические реакции, которые можно объяснить присутствием делокализованных я-электрон-ных связей. Оба типа могут содержать кольца, состоящие либо лишь из атомов углерода, либо включающие также и атомы других элементов. Соединения последнего типа, называемые гетероциклическими, будут рассмотрены в гл. 4. [c.93]

Определение состава поверхности N1—5-катализаторов посредством электронной Оже-спектроскопии показало, например, наличие взаимосвязи между составом и гидрогенизационной активностью [15]. Вероятно, этот тип связи имеет значение для каталитических систем, подверженных воздействию сероводорода, например таких, с которыми приходится сталкиваться при переработке угля СРК. Информация о взаимосвязи активности с составом поверхности вместе с термодинамическими данными о системе может представлять ценность при разработке оптимальных катализаторов. Ультрафиолетовая фотоэлектронная и рентгеновская спектроскопия были уже использованы для исследования химической и электронной структуры элементов в катализаторе при изучении ряда соединений, включающих оксиды и сульфиды молибдена и кобальта [16, 17]. Применение этих методов позволяет лучше понять свойства поверхности веществ (как до, так и после реакции), представляющих интерес для катализа. Для использования в условиях протекающей реакции представляет большой интерес метод рентгеновской спектроскопии тонких структур края поглощения (см. разд. 11.3), который может, в принципе, служить руководством по управлению работой катализатора даже в таких сложных процессах, как процессы переработки нефти и угля. [c.221]

В соответствии с преобладающим типом химической связи в бинарных соединениях реализуются различные кристаллические структуры плотно упакованные ОЦК и другие для металлидов (к.ч. 8, 12 и более), менее плотно упакованные (к.ч. б, 8) для солеобразных ионных кристаллов и "рыхлые" структуры с невысокими координационными числами (к.ч. < 4) для ковалентных соединений. В последнем случае возможно также образование слоистых, цепочечных и молекулярных кристаллических структур. Изменение типа кристаллической структуры в зависимости от характера химической связи в бинарных соединениях можно проследить в так называемых изоэлектронных рядах. Изоэлектронным рядом называют последовательность соединений с одинаковым средним числом валент ных электронов на атом. Наиболее известны и показательны в этом отношении изоэлектронные ряды соединений, компоненты которых расположены симметрично относительно элементов IVA-группы. Четыре валентных электрона на атом обеспечивают возникновение пространственных тетраэдрических структур с ковалентным типом связи у простых веществ этой группы. [c.258]

Путь реакции можно проследить по электрическим свойствам молекул и электронной структуре составляющих их атомов. Льюис [23] в 1916 г. показал существование двух типов связи между двумя одновалентными атомами позже, в 1919 г., Лэнгмюром [15] они были названы 1) ковалентной связью (например в С1 —С1) и 2) электровалентной связью (например в К+ —С1 ). Выяснилось, что связь может быть разорвана двумя путями, которые приводят или к двум нейтральным радикалам или к двум противоположно заряженным ионам. Многие реакции вызываются ионными катализаторами, и во многих случаях они обусловлены ионизацией ковалентных связей. В неорганической химии передача электронов ведет к соединению элементов противоположного типа, но при построении углеродных цепей и циклов, с которыми мы встречаемся в органической химии, связь осуществляется спариванием электронов атомов одинаковых элементов. Льюис назвал два спаренных электрона дуплетом и отож- [c.550]

Электронная структура тория соответствует схеме 6s 6p%d 7s или 5f 6s 6p 6d 7s . В соответствии с этой схемой торий в своих соединениях имеет максимальную степень окисления +4. Эта степень окисления проявляется во всех ионных соединениях тория. Соединения с более низкими степенями окисления для тория не характерны и могут быть получены лишь в результате действия сильных восстановителей. В соединениях с полу-металлической связью (карбиды, нитриды и т. п.) имеет место отклонение от стехиометрии. Сплавы тория с элементами платиновой группы дают соединения типа АВз. В этом выражается его сходство с титаном. [c.321]

Совместное рассмотрение характеристик карбидов и нитридов оправдано подобием их структур и свойств. Среди всех соединений, образуемых атомами переходных металлов и легких элементов (Н, 13, С, N и О), только карбиды и нитриды имеют близкие по типам кристаллические структуры, фазовые соотношения, типы связи, электрические и магнитные свойства. Такая близость между карбидами и нитридами переходных металлов легко объясняется подобием их электронной структуры, размеров и электроотрицательностей атомов углерода и азота. Этого не наблюдается в случае боридов переходных металлов, для которых характерны атомные связи бор—бор, на что указывает сближенное расположение атомов бора в их кристаллической структуре. [c.10]

Приведенные выше данные указывают на то, что в структурах соединений-аналогов типа А В ", А В ди vii атомы имеют тетраэдрическую, октаэдрическую и тригонально-пирамидальную координацию и, следовательно, смешанную ионно-ковалентную природу связи, изменя-юш,уюся в зависимости от электронной структуры атомов, входящих в состав соединений. При этом у соединений с атомами элементов нижних периодов периодической системы (Sn, Hg, TI, Sb) нарастает доля металлической связи и в рядах аналогов свойства изменяются от ионных до металлических. [c.192]

Н, О, Р, 5), входящих в состав органических соединений, способны образовывать сравнительно небольшое число типов связи, для разрыва их требуется чрезвычайно большое число различных биокатализаторов-ферментов. Для устойчивости биомолекулярных структур решающее значение имеет размер атома и способность к присоединению или передачи электронов. В легких атомах электроны расположены близко к ядру, что обусловливает у 15- и 2р-элементов малую поляризуемость, т. е. известную жесткость электронной конфигурации. Большие потенциалы ионизации и большая энергия, требующаяся для перевода электронов в атомах малого размера в возбужденное состояние, способствуют устойчивости окисленных и восстановленных состояний. [c.176]

Вследствие трудной доступности 4 /-орбиталей и отсутствия других орбиталей, подходящих для перекрывания с орбиталями лиганда (см. ч. I, гл. 1), редкоземельные элементы в большей части своих химических соединений дают связи, весьма близкие к ионному типу Н—4]. Однако для некоторых комплексов редкоземельных элементов не исключена возможность проявления в определенных случаях частично ковалентной связи, образующейся за счет взаимодействия орбиталей лигандов как с 4 /-, так и с 6 -орбиталями редкоземельных элементов [2,5 — 7]. При этом образование устойчивых комплексов может сопровождаться появлением новых, своеобразных свойств у соединений отдельных редкоземельных элементов, которые обусловлены изменением объемного фактора, связанного с уменьшением ионного радиуса (увеличением ионного потенциала) и различием в электронной структуре. [c.336]

Составить общую характеристику химических свойств элементов подгруппы гелия с учетом следующих факторов электронной структуры атомов валентных возможностей и степеней окисления атомов радиусов атомов ионизационных потенциалов атомов наиболее характерных типов связей химической активности простых веществ основных типов химических соединений. [c.99]

В соответствии с закономерным развитием электронных структур атомов характер химической связи (а следовательно, структура и свойства) однотипных соединений в периодах и группах периодической системы изменяется закономерно. Как меняется тип химической связи, проследим на примере бинарных соединений элементов второго периода [c.221]

Еще недавно считалось, что по ионному типу связаны атомы во всех соединениях, образованных из элемента одной из первых трех А-групп и элемента V—VII А-групп системы Д. И. Менделеева. Считалось, что атомы металлов при образовании ионной связи теряют электроны, что их электронные структуры становятся подобными электронным структурам инертных элементов. При этом атомы превращаются соответственно в одно-, двух- и трехзарядные ионы, которые электростатически стягиваются. Например, связь в молекуле монооксида магния MgO образуется по схеме [c.126]

Как уже указывалось ранее, причины ивменения в характере взаимодействия обсуждаемых систем связаны как с изменением природы донора и акцептора, так и с. воаможностьв изненения природн и строения самого комплекса. Так, для соединений ВХуРХз есть указания [20,21] на осуществление в них прямой донорно-акцепторной связи между атомами В и Р. Наряду со структурой с прямой связью М- —Э (назовем ее структурой ), у соединений Хз ЭХз может осуществляться мостиковая связь через атомы галогенов (отр я-тура П ). первом случав атомы элементов V группы выступают в качестве доноров, во втором - в качестве акцепторов электронной пары. Причем следует отметить, что мостиковые связи могут быть образованы как через два галогена (при этом структура аддуктов должна быть подобна структурам димерных молекул галогенидов Ж группы) так и через один атом галогена (тогда речь идет о мостике типа Х3М— Х-ЭХ2). На возможность осуществления последнего типа структуры имеются указания в работе Шемони о сотрудниками [19], основанные на результатах исследования ИК- и Рамановских спектров кристаллических и расплавленных аХз ЬХз. И, наконец, особенно при переходе к элементам нижних периодов возрастает возможность появления структуры Ш- комплексных соединений с иш-ным характером связи. Таким образом, конкуренция указанных типов связи в соединениях ШСз-ЭХз и приводит, по-видимому, к различив в поведении этих систем в зависимости от природн Э, К и х [c.167]

Какие же химически несходные вещества, обладающие однотипной химической формулой, могут удовлетворять условиям изоморфизма Два элемента могут быть химически несходными как в том случае, когда они обладают одинаковой валентностью и их ионы имеют одинаковый заряд, но различную структуру внешней электронной оболочки, так и в том случае, когда их валентность различна и их ионы имеют различные заряды. Расширение понятия изоморфизма в узком смысле слова и распространение его на соединения элементов, не совсем химически сходных, не имеющих одинаковую валентность, в конце концов не сильно отличалось бы от представлений Митчерлиха, поскольку аналогия химической формулы здесь не является формальной. В этом случае в узлах кристаллической решетки должны замещать друг друга ионы с одинаковым зарядом. Однако у ионов с различной структурой внешней электронной оболочки должны заметно отличаться поляризационные свойства и способность к образованию того или иного типа связи. Поэтому, если бы даже радиусы ионов этих элементов были бы одинаковы, они не были бы изоморфны во многих своих соединениях. Действительно, радиусы ионов кальция и кадмия отличаются еще меньше, чем радиусы ионов бария и радия. Первый имеет значение 1.06А, а второй 1.03A. Карбонаты, окислы и некоторые другие соединения кальция и кадмия образуют смешанные кристаллы. Однако уже сернистый кадмий имеет структуру типа ZnS, тогда как сернистый кальций, так же как и окислы обоих металлов, имеет структуру типа Na l. В соединениях dS, dSe и dTe связь между атомами является уже ковалентной, тогда как в аналогичных соединениях кальция сохраняется ионная связь. Эти соединения не являются изоморфными ни в широком, ни в узком смысле слова. Способность к образованию смешанных кристаллов у веществ, построенных из ионов с одинаковым зарядом, но с различной структурой внешней электронной оболочки, является довольно распространенной, но в общем она заметно меньше, чем у веществ, ионы которых построены аналогично. Так, многие, но далеко не все соединения натрия и серебра, стронция и свинца, кальция и марганца оказываются изоморфными в узком смысле слова. [c.88]

Структура неорганических веществ отличается большим многообразием в зависимости от природы и числа частиц, входящих в кристаллическую решетку. При этом частицы одного вида соединяются друг с другом посредством металлической связи (элементы левой части таблицы Д. И. Менделеева), ковалентной связи с образованием полимерного каркаса (элементы середины таблицы), связи частично ионной и частично ковалентной (некоторые элементы П1, IV и V групп таблицы Д. И. Менделеева), ковалентной связи с образованием отдельных молекул и ван-дер-ваальсовых сил между этими молекулами. При наличии в составе соединения частиц двух видов связь между ними может быть ионной или близкой к ней при значительной разности электроотрицательностей между элементами (фториды, хлориды, ряд оксидов) при малой разности электроотрицательностей — преимущественно ковалентной (SO2, СО т. д.), а также связью, сочетающей признаки и ионной, и ковалентной (большинство оксидов, карбиды, нитриды, бо-риды, силициды). При наличии же в составе соединения трех и более элементов картина может быть еще более сложной. Отдельные элементы за счет преимущественно ковалентной связи между ними могут образовать самостоятельные структурные группировки — радикалы типа SO42-, Si04 -, А104 и т. д., остальные же элементы вследствие передачи своих электронов этим радикалам могут связываться с ними посредством преимущественно ионной связи (Na+, Са2+, АР+ и т. д.). Более того, могут возникать группировки в виде цепей, лент, слоев и даже каркасов, имеющих заряды, равномерно локализованные по фрагментам этих группировок, связанных друг с другом через катионы металлов. Б случае же незаряженных структурных единиц, например слоев у некоторых глинистых минералов, связь между слоями является ван-дер-ваальсо-вой, или водородной. [c.25]

Обзор соединений можно закончить следующим. Соединения, образующиеся в двойных системах титана с металлами VIII группы, относятся к соединениям с металлическим типом связи. Их составы и структура принадлежат к наиболее часто встречающимся в сплавах переходных металлов. Закономерное изменение характера и структуры этих соединений при увеличении порядкового номера элементов VIII группы отображает особенности изменения электронного строения этих переходных металлов. [c.189]

Гипотетический спектр диметилтрифторацетамида- Ы, Ю, приведенный в конце гл. I, мог бы навести на мысль, что спектроскопия ЯМР используется для обнаружения в соединении магнитно различающихся ядер. Это не так, по крайней мере, по двум причинам. Во-первых, с экспериментальной точки зрения такое использование является трудным, если вообще возможным, поскольку условия и методику необходимо изменять для измерения резонансных частот разных ядер. Во-вторых, элементный состав органических соединений можно определить гораздо легче и точнее с помощью других методов, таких, как элементный анализ или масс-спектрометрия. Таким образом, значение спектроскопии ЯМР для химии основывается не на том, что она способна различить элементы, а на ее способности отличить некоторое ядро, находящееся в определенном окружении в молекуле, от других ядер того же типа. Было найдено, что на резонансные частоты отдельных ядер одного сорта влияет распределение электронов в химических связях в молекуле. Поэтому значение резонансной частоты конкретного ядра зависит от молекулярной структуры. Если для демонстрации этого явления выбрать протон, то в спектре такого соединения, как бензил-ацетат, например, будут присутствовать три различных сигнала от протонов фенильного ядра, метиленовой и метильной групп (рис. П. 1). Этот эффект вызван различным химическим окружением протонов в молекуле. Его называют химическим сдвигом резонансной частоты или просто химическим сдвигом. Таким образом, в поле 1,4 Т протонный резонанс происходит не при [c.29]

Особен)юсти морфологии углеродных модификаций во многом определяются особенностями С-С связей в этих структурах. Открыты три аллотропные формы углероОа, которые имеют различные кристаллические ячейки и тип связей между атомами углерода аямач. графит, карбин. В основном состоянии углерод имеет электронную конфигурацию 1з 2з"2р. В этом состоянии атом углерода двухвалентен, В большинстве химических соединений углерод выступает как четырехвалентный элемент. Четырехвалентный атом углерода находится в одном из трех валентных состояний, соответствуюших зр зр -, зр- гибридизации электронов в атомах углерода. [c.6]

В них отражаются данные по свойствам элементов, известные к концу XIX — началу XX в., фундаментальные сведения по зарядлг ядра (атомному номеру) и формулам электронного строения атомов, ставшие достоянием науки в первой четверти XX в. В то же время важнейшие для понимания свойств элементов энергетические и силовые характеристики валентных электронов, определяющие силу связи их с ядром атома, тип химической связи образующегося соединения, ее прочность, структуру кристаллической фазы и другие свойства, по которым уже накоплен большой теоретический [c.8]

Результаты исследования охарактеризованной выше группы новых полупроводниковых катализаторов еще не решают вопроса о роли свободных -электронов, -орбит или -зон в катализе редоксного класса. Возможно, что и в этой группе полупроводников А "В " со структурой сфалерита и тем же типом связей соединения, содержащие в качестве А переходные элементы, обладают повышенной каталитической активностью, как это, по-видимому, характерно для окислов и сульфидов. Но таких соединений с /п 1 пока известно очень немного, и нужно найти условия, при которых они не изменяли бы своей кристаллической структуры и химического состояния в присутствии субстрата. Нельзя также считать полностью исключенным, что атомы А элементов главных подгрупп в полупроводниках А" В " используют при образовании химических связей в поверхностных хемосорбционных соединениях распаренные электроны комплексных -оболочек. Это весьма вероятно для 2п и Сс1, непосредственно следующих за завершением переходных рядов Зе -> Си и —> Ag. [c.36]

Стабильные ионы, образуемые элементами первых групп периодической системы, содержат во внешней квантовой группе 8 или 18 электронов (соответственно в случае элементов подгрупп А и В). Ионы переходных элементов содержат во внешних оболочках промежуточное число электронов. Однако некоторые наиболее тяжелые элементы подгрупп В, кроме нормальных ионов, например Т1 + (2, 8, 18, 32, 18), образуют также ионы типа Тк (2, 8, 18, 32, 18, 2) это можно рассматривать как доказательство инертности двух 5-электронов. Доказательство существования этих ионов ни в коем случае нельзя считать окончательным. О существовании ионов можно сделать заключение из свойств соединения в растворе или в расплавленном состоянии, или исходя из характера кристаллической структуры данного соединения. В связи с этим мы должны в первую очередь рассмотреть элементы группы 111 В — галлий, индий и таллий (образование одноатомного пара ртути можно интерпретировать как доказательство инертности двух 5-электронов, приводящей к сходству с инертными газами). Мы не имеем доказательств существования иона Оа+, а существование иона 1п+ является сомнительным. Индий образует хлориды 1пС1, 1пС12 и пС , из которых первые два разлагаются водой с образованием 1п + + 1п. Плотность паров всех трех хлоридов нормальна. Структура кристаллического 1пС1 неизвестна, и, вероятно, единственным доказательством существования иона 1п+ следует считать небольшую электропроводность расплавлен- [c.586]

Анализ приведенного выше структурного графа и оценочной формулы (1.193) показывает, что химическая связь в двухатомных молекулах, образуясь за счет внешних валентных электронов, формирует молекулярные структуры с межъядерными расстояниями порядка удвоенных радиусов внешних электронных оболочек и энергией связи порядка первых потенциалов ионизации, причем эффективные заряды атомных остовов оказываются меньше единицы. Интересно отметить, что в рамках рассмотренной упрощенной модели возможен принципиально иной тип связи в двухатомных структурах. Можно предположить, что при некоторых условиях возможно образование гиперхимиче-ских соединений, представляющих собой двухъядерные молекулярные структуры с межъядерными расстояниями порядка удвоенных радиусов внутренних электронных оболочек элементов и энергиями связи порядка потенциалов высоких степеней ионизации. При этом эффективные заряды атомных остовов могут быть больше единицы. [c.63]

Независимо от типа связи, преобладающего в соединении, атомы всех элементов, вступая в химическую связь, стремятся обзавестись электронной оболочкой, повторяющей структуру ближайшего ннертного газа. Достигшие такой конфигурации элементы образуют устойчивые соединения с наиболее характерной для них валентностью. Так, в нитратах азот, имеющий валентность +5, повторяет конфигурацию гелия, а в аммиаке (валентность —3) ого электронный образ такой же, как у неона [c.30]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология