Проблема химической связи

Проблема химической связи является одной из центральных в современной химии. Выяснение физической природы сил, обеспечивающих устойчивость молекул, должно привести к объяснению различных особенностей этих сил и свойств молекул. [c.463]

Таким образом, мы видим, что создатели квантовой химии к проблеме химической связи шли различными путями. Именно сочетание физических, химических и философских интересов плюс глубокая физико-математическая подготовка исследователей создали благоприятные и, можно сказать, уникальные субъективные предпосылки для решения молекулярных проблем методами квантовой механики. [c.157]

Проблема химической связи 5 [c.15]

Расчет потенциальной кривой молекулы представляет как раз одну из основных задач теории химической связи. Эмпирическая формула для расчета была предложена Морсом и носит его имя. Проблема химической связи с точки зрения квантовой механики сводится к вопросу, какую же волновую функцию следует применить в каждом конкретном случае и какой физической картине отвечает новое распределение электронной плотности в данной молекуле. Современная теория химической связи, базирующаяся на квантовой механике, исходит из того, что никаких особых сил химического взаимодействия, кроме электрических, не существует. Гравитационные и магнитные силы, действующие между электронами и ядрами, гораздо меньше электрических и их можно не учитывать. Электронные взаимодействия, хотя и носят электростатический характер, представляют собой (вследствие волновых свойств электронов) взаимодействие не точечных зарядов, а электронных облаков. Это обстоятельство является решающим и именно оно создает трудности для расчета энергии молекул по уравнению Шредингера. Требуется отыскать решение этого уравнения уже не для отдельного атома, а для всей молекулы в целом (вводя в него параметры, характеризующие данную молекулу). Строго решить уравнение Шредингера не удалось пока ни для одной молекулы. [c.71]

Прежде чем перейти к двухэлектронным системам, рассмотрим еще один из важнейших подходов к решению проблемы химической связи, который, впрочем, не касается общего энергетического баланса (разд. 6.2.2). [c.81]

Проблема химической связи является центральной проблемой химии. Удивительна история этого вопроса. Смутные представления о роли электрических сил в образовании связей между ато- [c.91]

Проблема химической связи [c.14]

ПРОБЛЕМА ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ ) [c.13]

В приложении квантовой (волновой) механики к проблеме химической связи в органических соединениях в настоящее время сосуществуют два подхода. В одном из них ковалентную связь представляют себе как пару электронов с антипараллельными спинами называют такой подход методом валентных связей или методом локализованных электронных пар. В основе своей такой подход является переводом на электронный язык привычной картины структурной органической химии. [c.39]

Центральная проблема химии — проблема химической связи, так как любой химический процесс —это процесс разрыва одних и образования новых связей между атомами. Следовательно, характеристики, свойства химической связи определяют химическое взаимодействие веществ, т. е. химическую форму движения материи. При этом химической связью можно назвать также взаимодействие между атомами, которое удерживает их вместе. Энергия связанной системы меньше, чем суммарная энергия отдельных атомов понижение энергии — движущая сила процесса образования химической связи. [c.104]

В целом расчет молекулы водорода Гейтлером и Лондоном явился убедительным доказательством применимости квантовой механики для решения проблемы химической связи и положил начало методу валентных связей. Согласно МВС приближенная волновая функция молекулы строится в виде линейной комбинации выбранных исходных волновых функций г , [c.93]

Трудности решения проблемы химической связи, согласно уравнению (V. 3), определяются главным образом сложной формой гамильтониана, так как энергия является функцией координат всех электронов. При использовании модели — электрон на круговой орбите, которую мы применяли в гл. IV, эти трудности сильно уменьшаются. Поэтому представляется целесообразным показать на этом примере, как решается уравнение (V. 2). [c.145]

Данная книга является элементарным введением в квантовую механику атомов и молекул, т. е. квантовую химию, и рассчитана на математическую подготовку химиков — старшекурсников или аспирантов. В ней встречаются и несколько менее известные математические понятия, ио вводится совсем немного физических или концептуальных моделей. Главная цель, преследуемая этой книгой, — ознакомить с основами квантовой химии, и прежде всего с ее применениями к проблеме химической связи и спектроскопии. Другая цель — подготовить студентов к прохождению курсов по современной неорганической и органической химии, а также к более углубленному изучению квантовой теории. [c.7]

В квантовой механике используют обычно два приближенных метода метод возмущений и вариационный метод [7]. При рассмотрении химической связи наиболее удобен вариационный метод, которому в связи с этим будет уделено основное внимание. Более подробное описание вариационного принципа приведено в приложении I. Здесь же мы остановимся лишь на его применении к решению проблемы химической связи. [c.163]

Огромная по объему информация о расположении атомов в кристаллах и в особенности подробная информация о длинах связей и валентных углах, которую дает изучение кристаллических структур, представляют собой исходный материал для теоретика, интересующегося проблемой химических связей и их соотношения с физическими свойствами. [c.15]

Эта книга представляет собой изложение проблемы химической связи и строения молекул в рамках современной химической теории. Она была запланирована и написана так, чтобы ее могли понять школьники старших классов, но вместе с тем она должна быть полезной и для студентов, как сжатое качественное рассмотрение важного вопроса. В книге охватываются почти все существенные явления, но, конечно, автор не делал никаких попыток описать сколько-либо полно известные примеры. Широко используются идеи квантовой механики, но формальные методы количественного подхода только упоминаются. Проблема связи и строения не может обсуждаться без рассмотрения изменений энергии, поэтому всюду, где необходимо, ставятся вопросы об энергетике процессов. [c.7]

В этой книге, предназначенной прежде всего для студентов, изучающих органическую химию, предпринята попытка сравнительно доступно изложить современное состояние теории органических химических реакций. При этом автор не стремится охватить абсолютно все типы реакций, так как это является предметом современных учебников органической химии предполагается, что читатель уже знаком с этими учебниками. Казалось более целесообразным осветить в первую очередь влияния и взаимодействия, скрывающиеся за отдельными механизмами, причем рассмотреть вопрос под различными углами зрения (субстрат — реагент — растворитель). Прежде всего такого рода знание помогает правильно подобрать условия реакции и вообще планировать практическую работу. Далее, для учащихся особенно важно, чтобы теория помогала обобщить многообразие материала и рассмотреть его с единой точки зрения на наглядных примерах. Так, реакции азометинов, нитрилов, нитро- и нитрозосоединений обычно не относят к карбонильным реакциям, но в этой книге их рассматривают вместе с карбонильными реакциями (реакциями альдегидов, кетонов, карбоновых кислот и их производных). Кроме того, применяя принцип винилогии, здесь же рассматривают присоединение по Михаэлю и нуклеофильное ароматическое замещение. Электрофильное присоединение к олефинам и электрофильное замещение в ароматическом ядре также обсуждаются с общей точки зрения. Что касается других глав, то в них сохранена обычная классификация реакций по типа.м нуклеофильное замещение у насыщенного атома углерода, отщепление, секстетные перегруппировки и радикальные реакции. Первые три главы служат введением в них рассматривается проблема химической связи, распределение электронной плотности в молекуле и общие вопросы течения химических реакций органических соединений. [c.9]

Особенно сложное положение возникает при анализе проблемы химической связи в возбужденных состояниях, где помимо электронной корреляции существенную роль играют, например, ридберговы молекулярные орбитали, весьма похожие на ридберговы орбитали атомов, но уже с молекулярным остовом с асимметричным распределением заряда. В возбужденных состояниях чаще, чем в основном, встречается ситуация, когда в различных областях пространства электронная конфигурация системы различна, так что при возбуждении колебательных состояний молекула с заметной вероятностью оказывается в каждой из этих областей или хотя бы в нескольких из них. И наконец, следует вспомнить об областях псевдопересечений потенциальных поверхностей различных состояний, в которых само представление об электронном состоянии как таковом теряет смысл. [c.474]

Однако в химии встречаются очень важные проблемы, решение которых невозможно в рамках теории Бора — Зоммерфельда. В таких случаях нельзя отказаться от применения результатов волновой механики. Это особенно важно для вопросов, относящихся к проблеме химической связи. Чтобы сделать понятными существо этих проблем и те решения, которые для них найдены, ниже будет дано краткое изложение основных положений волновой механики и ее приложения к теории строения атома. [c.115]

Теория Льюиса, оказавшая большое влияние на дальнейшее развитие проблемы химической связи, носила односторонний и формальный характер, так как в ней не могли быть использованы представления о волновых свойствах электронов, возникшие несколько позже. Проблема химической связи получила дальнейшее развитие в работах Гейтлера, Лондона, Слейтера, Полинга, Гунда и др. [c.99]

Несмотря на дальнейшую разработку квантовой теории Эйнштейном, самим Планком и другими физиками, ее не удалось применить к теории строения атомов до тех пор, пока Бор не убедился в том, что модель атома Резерфорда находится в противоречии с классической электродинамикой и требует введения нового принципа. Такой принцип и был введен Бором в 1913 г. в виде постулата о том, что электроны в атомах находятся на круговых орбитах. Эти орбиты стационарны, если момент количества движения р=тиг пропорционален постоянной Планка /г, причем коэффициентом пропорциональности служит отношение п/2л, где п — целое ( квантовое ) число. Приводя эти достаточно хорошо известные сведения из истории квантовой теории и отсылая к историческим работам, специально ей посвященным [1,2], заметим только, что в той же серии статей Бор сделал попытку применить следствия из новой квантовой модели атома к проблемам химической связи и строения молекул, о чем мы говорили ранее (стр. 75). [c.161]

Проблема взаимосвязи структуры и свойств вещества затрагивается в книге еще не раз так, для описания кристаллов используются соответственно их структурным особенностям зонная теория или теория вандер-ваальсовых сил, а для объяснения своеобразия координационных соединений последовательно применяются разные подходы электростатическая модель ионной связи, метод ВС (или локализованных МО), теория кристаллического поля и, наконец, теория поля лигандов (или делокализо-ванных МО). Таким образом, читатель получает возможность ознакомиться с проблемами химической связи на самых разных уровнях-от доквантового до современного. [c.7]

Валентность. Окислительное число. Валентность — это мера способности атома элемента к образованию химических связей с атомами других или того же самого элемента. Так, хлор в НС1 одновалентен, кислород в HjO двухвалентен и т. д. В пособиях по химии не всегда однозначно указываются валентные числа атомов элементов из-за трудности всей проблемы химической связи в целом. В настоящем посрбии авторы пользуются как понятием валентность , так и окислительное число . Под валентностью элемента подразумевается число одиночных электронов, которые атом выделил для образования химических связей. Азот в NH, трехвалентен, но в HNO3 не пятивалентен, так как атом азота не имеет пяти одиночных электронов (см. стр. 213). В молекуле Nj азот трехвалентен (а не нульвалентен), так как каждый из атомов азота выделил по три электрона для создания трех связующих электронных пар. Углерод во всех < лучаях четырехвалентен, кислород двухвалентен. Для интерметаллических соединений обычное понятие валентности неприменимо и этот вопрос в практикуме не рассматривается. Валентность указывается без знака плюс или минус. [c.68]

В 1925 г. был заложен фундамент квантовой механики и с этого времени начался период интенсивного развития учения о химической связи. А в 1927 г. В. Гейтлер и Ф. Лондон, используя квантово-механическую теорию, вычислили энергию связи в молекуле водорода и равновесное расстояние атомов в ней. Это событие можно считать датой рождения нового раздела знания — квантовой химии. В процессе развития этого учения была создана квантово-механическая теория строения, объяснены направленность, причины возникновения кратных (двойных, тройных) связей и другие их особенности. Однако 1 оявились и разочарования. Оказалось невозможным дать точное решение задачи об энергии связен в молекуле более сложной, чем Н2, а приближенные методы приводили к результатам, существенно отличающимся от экспериментальных. И тем не менее стало ясно, что теоретическая химия находится на верном пути и количесгвенное решение проблемы химической связи является реальной целью будущего. [c.235]

Теперь мы в принципе готовы рассчитывать собственные зна чения для любых спиновых систем с помощью уравнения (V. 2) правил, сформулированных в уравнениях (V. 11), и свойств вол новых функций аир, определенных уравнениями (V. 12). Важ но, впрочем, подчеркнуть, что с помощью развитого выше фор мализма могут быть определены только относительные энерги собственных состояний спиновой системы. Мы практически уст ранили вопрос об абсолютных энергиях, введя резонансные час ТОТЫ и константы спин-спинового взаимодействия /, , ка феноменологические параметры. Эта процедура обходит значр тельно более серьезные трудности абсолютного расчета спект ральных параметров, при котором возникают те же затруднени5 как и при точном решении проблемы химической связи, так каь прежде чем вычислять константы экранирования в магнитно поле и константы спин-спинового взаимодействия, следует ре шить уравнение Шредингера для невозмущенных молекул. О нако знание относительных энергий собственных состояний си стемы — это все, что необходимо в спектроскопии ЯМР, та как спектральные частоты зависят только от разности энерги собственных состояний. Далее мы проведем расчет для некотс рых простых спиновых систем с использованием основ, развиты выше, и по ходу изложения будем вводить дополнительны важные правила. [c.148]

Как учебник эга книга содержит достаточный материал для двухсеместрового курса. В односеместровом курсе логично сделать упор либо на основах теорнн, либо на проблеме химической связи в мо.чекулах. В первом случае следует отдать предпочтение гл. 1—6 и выбрать подходящие примеры прилои сений теории из других глав, а во втором — можио опустить большую часть гл. 3, всю гл. 4, большую часть гл. 7 и 8 и целиком гл. 16 и 17, ие нарушая связности в изложении теории электронного строения молекул. [c.8]

Для наших целей, т. е. для применения квантовой механики к проблеме химической связи, достаточно постулатнвно ввести уравнение Шрёдингера, дать интерпретацию волновой функции и указать налагаемые на нее условия. Не следует удивляться тому, что постулаты квантовой механики непонятны . Это связано с тем, что при изучении свойств частиц микромира мы не можем опираться на прямой опыт . [c.52]

Книга Гайнца Беккера Введение в электронную теорию органических реакций представляет собой четкое и ясное изложение электронных представлений о механизмах наиболее распространенных и важных реакций органических веществ, без изложения которых не обходится ни один курс органической химии, ни практика исследователя. В отличие от других книг теоретического направления, обычно ограничивающихся при изложении механизма реакций лишь графикой электронных смещений, книга Беккера, помимо очень удачной графики этого рода, вскрывает физико-химические, термодинамические и электронно-структурные факторы движущих сил реакций. Она вооружает читателя глубокими знаниями и возможностью предвидения. Первые три главы излагают общие теоретические основы проблемы химической связи, распределения электронной плотности в органических молекулах и основные положения кинетики и термодинамики органических реакций с освещением теории переходного состояния и элементарного акта реакции. Первая из этих глав, посвященная квантовомеханическим основам теории химической связи, написана в форме, доступной для химиков-органиков, обычно плохо владеющих высшей математикой. В этой главе некоторым сокращениям подверглось изложение представлений о модели атома Бора, имеющих лишь исторический интерес. В этой же главе излагаются основы квантовой механики, где Беккер подходит к уравнению Шредингера, используя аналогию с волновым уравнением. Эта аналогия имела определенное эвристическое значение при создании волновой механики. Однако она, естественно, не отражает важнейших особенностей уравнения Шредингера и вряд ли облегчает его -восприятие. Поэтому взамен этой аналогии мы изложили основы квантовой мех-лники в доступной форме, аналогично тому, как это Сделается в основных современных курсах квантовой химии. / [c.5]

Что такое химия твердого состояния Определение предмета этой дисциплины химиком будет отличаться от такового, предложенного, например, физиком или металлургом, но одним из наиболее очевидных уроков, преподанных нам в последнее время бурным ростом науки и технологии твердого тела, является вывод, что максимальные темпы развития характерны для областей, стоящих на стыке наук. Ряд разделов химии твердого тела можно рассматривать в классическом химическом приближении, они соответственно представляют интерес для химиков. Это проблемы химической связи в кристаллах, роста кристаллов и их чистоты сюда также входят задачи исследования твердофазных реакций, состава кристаллов, химических свойств поверхностей и др. Химия твердого тела включает ряд понятий, не совсем привычных для химиков, а характерных скорее для физики твердого тела, таких, как дефзкты кристалла. Роль дефектов в определении химических и физических свойств твердого тела огромна. Взаимодействие дефектов, контроль их концентраций, [c.9]